DE2522738A1 - Optisches instrument, insbesondere fernglas, und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

• Optisches Instrument, insbesondere Fernglas, und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf optische Instrumente, insbesondere Ferngläser, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
• Aus der OE-PS 293 054 ist ein Verfahren zur Herstellung von optischen Instrumenten bekannt geworden, bei dem das Bildaufrichtungssystem zwischen dem Objektiv und dem Okular angeordnet und optisch ausgerichtet wird und ein aufgeschäumter Kunststoff in Form einer mit Teilen des Bildaufrichtungssystems und der Objektiv und Okularfassungen in Berührung stehenden und diese umhüllenden Packung aufgebracht wird. Der aufge schäumte Kunststoff wird zu einem formbeständigcn, abdichtenden Gehäuse aushärten gelassen und anschliessend gegebenenfalls die Aussenfläche des Gehäuses mit einem anhaftenden Kunststoffbelag versehen.
• Dieses bekannte Verfahren sowie die damit hergestellten optischen Instrumente weisen jedoch schwerwiegende Nachteile auf. Beim Aushärten des aufgeschäumten Kunststoffes entstehen hohe Temperaturen sowie hohe Drücke.
• Wegen der unterschiedlichen Schichtstärke des Eunststoffschaumes wirken starke Schubkräfte auf die Einlegeteile.
• Dies führt dazu, dass es zu einer völligen Dejustierungkommen kann , die nachträglich nicht mehr korrigiert werden kann.
• Ein weiterer schwerwiegender Nachteil ist, dass die Zuhaltezeiten der Schäumformen sehr lang werden, da das Aushärten des geschäumten Kunststoffes äe nach Temperatur 20 Minuten bis zu einer Stunde dauert. Ein vorzeitiges Entformen bringt daher die Gefahr mit sich, dass dabei eine Dejustierung erfolgt.
• Die beim Umschäumen auftretenden Temperaturen hängen weitgehend vom verwendeten Polymerisat, dem Katalysator und der Füllmenge ab. Um bei der bekannten Ausführungsform eine halbwegs zufriedenstellende Stabilität zu erreichen, muss mit grossen Füllmengen gearbeitet werden.
• Dies bedingt eine hohe Temperatur beim Aushärten, was zu Spannungen und Beschädigungen der optischen Teile Anlass gibt. Die bekannten Ferngläser sind darüberhinaus nicht ausreichend verwindungssteif, so dass deren optische Qualität nicht zufriedenstellend ist und eine Beschädigung der optischen Elemente auftreten kann. Schliesslich ist die erstrebte Stoß sicherheit unbefriedigend.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, optische Instrumente, insbesondere Ferngläser, zu schaffen, bei denen die Nachteile der bekannten Ferngläser vermieden werden, und die sich insbesondere durch hohe Stoßsicherbeit, Wasserdichtheit und Verwindungssteifheit auszeichnen.
• Diese Aufgabe wird durch ein optisches Instrument, insbesondere Fernglas,gelöst, dessen Bildaufrichtungssystem sowie der Okular- und Objektivtubus in Kunststoff eingebettet sind, der gleichzeitig das Gehäuse des Instruments bildet und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bildaufrichtungssystem sowie der Okular- und Obåektivtubus und gegebenenfalls der Knickmechanismus mit hartem Kunststoff umgeben sind und in ihrer Lage stabilisiert sind und dieser stabilisierte Kern mit weichem Kunststoff umhüllt ist.
• Unter "gern" werden in diesem Zusammenhang die optischen Elemente sowie der Okular- und Objektivtubus verstanden.
• Insbesondere umfasst der Kern das Bildaufrichtungssystem und den Okular- sowie den Objektivtubus.
• Mitt'stabilisiertem Kern" wird der Kern, gegebenenfalls einschliesslich des Enickmechanismus sowie eventuellen Versteifungselementen, der mit hartem Kunststoff umgeben ist, bezeichnet.
• Die optischen Instrumente gemäss der Erfindung zeichnen sich durch eine hohe Verwindungssteifheit aus. Dies ist unter anderem für eine hohe optische Qualität unerlässlich. Diese Verwindungssteifheit wird hauptsächlich durch den harten Kunststoff erzielt, der den Kern sowie gegebenenfalls den Enickmechanismus haftend umgibt, wodurch die einzelnen Teile untereinander fest verbunden werden und in ihrer Lage stabilisiert werden.
• Die optischen Instrumente gemäss der Erfindung zeichnen sich ferner durch eine hohe toßsicherheit aus. Das Gehäuse besteht aus weichem Kunststoff und umhüllt den stabilisierten Kern, bzw. der stabilisierte Kern ist vollständig in dem weichen Kunststoff eingebettet.
• Der weiche Kunststoff ist in der Lage, große Stoßenergien aufzunehmen und daher den stabilisierten Kern bzw. die optischen Elemente vor einer Beschädigung zu schützen.
• Bei Verwendung eines weichen Kunststoffes mit geringerem spezifischen Gewicht als Wasser können schwimmfähige optische Instrumente, z.B. Ferngläser, erhalten werden.
• Die äussere Form der optischen Instrumente kann leicht variiert werden, weil die optischen Teile nicht in ein vorgefertigtes Gehäuse eingebaut werden, sondern mit Kunststoff umschäumt werden, was dem Gestalter einen weiten Spielraum in der Formgebung ermöglicht. Durch die gemäss der Erfindung mögliche Verwendung von weichem, hoch elastischem Kunststoff als Fassungskörper ist es sogar möglich, Formen zu wählen, bei denen Hinterschneidungen auftreten.
• Dies ist beispielsweise bei gewissen Oberflächenstrukturen, wie Orangenhautstruktur, von Bedeutung.
• Ein eventueller Forinenwechsel ist leicht durchführbar, da durch leichte Änderung der Schäumform unter Beibehaltung eines gewählten Kerns eine weitgehende Variationsmöglichkeit bezüglich der Form besteht. Auf diese Weise lassen sich verschiedene, gut handhabbare und ästhetisch ansprechende Formen erzielen.
• Durch Einverleiben verschiedener Farbstoffe und Pigmente in den weichen Kunststoff können Produkte verschiedenster Färbung hergestellt werden. So können beispielsweise Ferngläser in gedeckten Farben, wie grün, braun, grau.,oder in leuchtenden, auffälligen Farben, wie rot, oder in phosphoriszierenden Farben hergestellt werden. Die gewählte Färbung hängt vom beabsichtigten Verwendungszweck ab. Das Aufbringen irgendwelcher Lack- oder Schutzschichten ist nicht erforderlich.
• Ein weiterer Vorteil der optischen Instrumente gemäss der Erfindung ist es, dass diese wasserdicht ausgestaltet werden können. Durch den mit Kunststoff umgebenen Kern wird ein Zutritt von Wasserdampf von aussen verhindert.
• Durch Vergiessen der aufgesetzten Obäektivlinsen und durch Verwendung von gasdichten Okularen wird eine vollständig gasdichte Ausführung erreicht.
• Ferner können die optischen Instrumente so ausgestaltet sein, dass eine Reparatur derselben möglich ist.
• Ein Beispiel eines Fernglases gemäss der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
• Die linke Seite der Figur zeigt den Kern im Schnitt.
• Ferner ist, in Draufsicht gesehen, durch den strichlierten Bereich der aufgebrachte harte Kunststoff angedeutet. Die rechte Hälfte zeigt ein fertiges, mit weichem Kunststoff umhülltes und komplettiertes Fernglas im Schnitt.
• Der Kern 1 der optischen Instrumente gemäss der Erfindung besteht vorzugsweise aus zwei Reflexionsprismen 5, einem Okulartubus 4 und einem Obäektivtubus 13.
• Die Tuben haben unter anderem die Funktion, im Gehäuse einen lufterfüllten Raum für das durchtretende Licht frei zu lassen. Ferner werden an den Enden das Objektiv und das Okular befestigt. Die Form der Tuben wird im wesentlichen durch die Optik des Gerätes bestimmt. Sie können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, wie Kunststoffen oder Metallen, und bestehen vorugsweise aus Aluminium.
• Das Bildaufrichtungssystem 5 kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Vorzugsweise werden Porro-Prismen verwendet. Zur Vereinfachung der Produktion können diese an den Kathetenflächen verspiegelt sein und mit einer Schutzlackierung versehen werden. Vorzugsweise werden aber die Kathetenflächen der Prismen mit Abdeckhauben 6 versehen, um an der Grenzflache einen Luftpolster zu bilden. Auf diese Weise wird Totalreflexion und somit höchste Lichtstärke gewährleistet. Die Abdeckhauben können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, beispielsweise aus Kunststoffen oder Metallen. Vorzugsweise weisen die Abdeckhauben 6 eine Aussparung auf. Durch diese Aussparung kommt der harte Kunststoff mit den Reflexionsprismen 5 in direkten Kontakt. Dadurch wird eine bessere Stabilisierung und Fixierung der Prismen gegenüber den anderen Teilen des Gerätes erreicht.
• Der Kern und der Knickmechanismus werden vor dem Umgiessen mit Giessharz 11 ausgerichtet, so dass die optische Achse und die mechanische Achse des Hnickmechanismus parallel sind. Dies kann auf verschiedene bekannte Weise erfolgen. Vorzugsweise wird dies in einer geeigneten Form vorgenommen, die Halterungen für die entsprechenden Teile aufweist, so dass eine leichte Fixierung der Teile in optisch richtiger Lage auf einfache Weise erfolgen kann.
• Der Kern sowie Teile des Knickmechanismus können nunmehr ohne Veränderung der Lage der Einzelteile mit Giessharz umgeben werden. Dies wird normalerweise durch Umgiessen erreicht, kann aber auch durch Umspachteln oder dgl. erfolgen.
• Vorzugsweise werden jedoch die einzelnen Teile vor dem Umgiessen miteinander verklebt. Als Klebemittel kommen sämtliche geeigneten Klebemittel in Betracht, die eine feste Verbindung der Einzelteile gewährleisten und diese nicht angreifen. Die Auswahl der Klebemittel hängt von den verwendeten Materialien, z.B. für die Tuben, ab. Geeignete Klebemittel sind beispielsweise Epoxidharze (z.B. Loctite W 353, Araldit rapid AW 2102, Araldit AW 106). Gegebenenfalls wird auch der Knickmechanismus 3 mit verklebt. Der Knickmechanismus ist vorzugsweise so ausgebildet, das eine möglichst grosse Fläche zur Verklebung mit dem Kern zur Verfügung steht.
• Ein besonderes Problem in Hinblick auf die Stoßsicherheit stellt bei jedem Feldstecher das Okular dar. Vorzugsweise wird bei den optischen Instrumenten gemäss der Erfindung zwischen dem Okulartubus und dem Porro-Prisma ein elastischer Zwischenteil 16, beispielsweise ein Eunststoff- oder Kautschukring, vorgesehen.
• Zusätzlich können Versteifungselemente vorgesehen werden, die eine bessere Versteifung und Stabilisierung des Kerns gewährleisten. Durch diese Teile kann durch eine Dreipunktfixierung eine bessere Versteifung des Kerns erreicht werden.
• Die geeignete Form der Versteifungselemente wird in gewissem Mass von der Konstruktion bestimmt. Bandartige und stabartlge Versteifungselemente kommen beispielsweise in Frage.
• Das Umgiessen des Kerns 1 wird mit einem Giessharz vorzugsweise in einer geeigneten Form vorgenommen.
• Für solche Zwecke geeignete Giessharze sind allgemein bekannt. Gemäss der Erfindung besteht ihre Funktion darin, den Kern und den Knickmechanismus untereinander zu verbinden bzw. zu verkleben und auf diese Weise in ihrer Lage zu stabilisieren. Diese Stabilisierung ist wichtig, da anderenfalls beim Umschäumen mit dem weichen Kunststoff eine Dejustierung nicht ausgeschlossen werden kann und andererseits beim fertigen optischen Instrument keine ausreichende Verwindungssteifheit erzielt werden kann.
• Als Giessharze zur Herstellung des stabilisierten Kerns kommen lösungsmittelfreie Duroplaste in Betracht. Beispiele sind Epoxidharze, Furanhazze, Polyesterharze und dgl.
• Epoxidharze werden ;ernäss der Erfindung besonders bevorzugt.
• Die Giessharze können Füllmittel enthalten.
• Die den Kern umgebende Giessharzschicht muss einerseits, um eine ausreichende Stabilisierung und Verwindungssteifheit zu gewährleisten, eine gewisse Dicke aufweisen. Andererseits soll die Schicht aus hartem Kunststoff nicht zu dick sein, um die äussere Formgebung nicht nachteilig zu beeinflussen, d.h. die Giessharzschicht soll so dünn sein, dass formschöne Instrumente gestaltet werden können.
• Es ist nicht notwendig, dass die einzelnen Teile des Kerns vollständig mit der Giessharzschicht bedeckt sind. So reicht es beispielsweise aus, wenn nur Teile der Tuben von dieser umhüllt sind. Wie vorstehend beschrieben, weisen die auf den Reflexionsprismen sitzenden Abdeckhauben vorzugsweise Aussparungen auf, wodurch ein direkter klebender Kontakt der Giessharze mit den Prismen gewährleistet wird. Das Scharnierteil des Knickmechanismus wird vorzugsweise nicht vom Giessharz umgeben.
• Das Umgiessen des Kerns und des Knickmechanismus kann in geeigneten Formen erfolgen. Besonders geeignet sind Formen, die mit Siliconkautschuk ausgekleidet sind. Mit solchen biegsamen Formen ist auch das Ausgiessen von Hinterschneidungen möglich.
• Unter Umständen werden in Abhangigkeit von den für den Kern verwendeten Materialien sowie von dem verwendeten Giessharz die zu umgiessenden Teile mit einem Primer vorbehandelt.
• Das Aushärten des Giessharzes wird vorzugsweise bei Raumtemperatur vorgenommen, um zu vermeiden, dass Spannungen in den optischen Elementen auftreten.
• Der stabilisierte Kern 1 wird anschliessend mit weichem Kunststoff 12 umhüllt. Dieser weiche Kunststoff bildet gleichzeitig den Fassungskörper bzw. das Gehäuse des optischen Instruments, unter Auslassen des Scharnierteiles des Knickmechanismus.
• Als Material kommen weiche, flexible Kunststoffe, insbesondere Schaumstoffe, in Betracht. Beispiele sind Latex-Schaumstoffe, Polymerisat-Schaumstoffe, Polykondensat-Schaumstoffe, z.B. Karnstoff-Formaldehyd-Harze, Phenolharze, Silicon-Schaumstoffe, Epoxiharz-Schaumstoffe und Polyurethan-Schaumstoffe. Besonders bevorzugt werden flexible Polyurethan-Schaumstoffe. Solche flexiblen Polyurethan-Schaumstoffe werden aus linearen und schwach verzweigten Polyhydroxyverbindungen mit höherem Molekulargewicht erhalten.
• Das Umschäumen des stabilisierten Kerns gegebenenfalls unter Auslassen des';charnierteils des Knickmechanismus wir in einer geeigneten Form vorgenommen. Die Ausgestaltung der Form ist vom jeweiligen optischen Instrument und von der gewünschten äusseren Gestalt desselben abhängig. Der flexible, elastische Kunststoff soll den stabilisierten Kern einbetten. Die Dicke der umschäumten Schicht wird so gewählt, dass eine schützende, stossgesicherte Einbettung des Kerns gewährleistet wird. An die Genauigkeit der zum Ausschäumen verwendeten Form werden keine grosse Anforderungen gestellt. Durch den weichen, elastischen Kunststoff ist ein Ausgleich der beim Ausschäumen auftretenden Kräfte nach Herausnehmen des optischen Instruments aus der Form gewährleistet.
• Durch den stabilisierten Kern wird andererseits sichergestellt, dass keine Verschiebung der optischen Achsen erfolgt.
• Der schäumbare Kunststoff, vorzugsweise schäumbares Polyurethan, wird in die geschlossene Ausschäumform über geeignete Angussöffnungen eingebracht und ausgeschäumt.
• Es bildet sich ein Integralschaum mit einer kontinuierlichen, verdichteten Aussenhaut, der den stabilisierten Kern einbettet.
• Dem Kunststoff können verschiedene Farbstoffe und Pigmente, Stabilisiermittel, Katalysatoren und dgl. zugegeben werden.
• Durch die Umschäumung des Kerns mit weichem, elastischem Kunststoff werden optische Instrumente erhalten, die sich durch hohe Stoßsicherheit und'Wasserdichtheit auszeichnen. Ferner wird durch die Stabilisierung des Kerns mit hartem Kunststoff eine hohe Verwindungssteifheit erzielt.
• Das Objektiv und das Okular können als Teile des Kerns mit umschäumt werden. Es wird jedoch bevorzugt, die Okular- und Objektivlinsen nach dem Umschäumen einzusetzen.
• Es können übliche Objektiv und Okularsysteme unterschiedlicher Ausführung und optischer Qualität verwendet werden. Vorzugsweise werden Okularsysteme eingesetzt, die wasser- und gasdicht und fokussierbar sind. Das gasdichte Okular wird in geeigneter Weise gasdicht mit dem Objektivtubus verbunden. Die eingesetzten Obäektivlinsen werden justiert und anschliessend beispielsweise durch Vergiessen mit Kunst:,toff oder Siliconkautschuk wasser-und gasdicht gegen das Gehäuse des optischen Instruments abgedichtet. Das Einfügen der Okular- bzw. Objektivsysteme erfolgt vorzugsweise darart, dass diese, beispielsweise bei einer notwendigen Reparatur, leicht ausgebaut werden können.
• Der rechte Teil der Fialr zeigt ein komplettiertes Fernrohr im Schnitt. Der stabilisierte Kern 1 ist von dem Fassungskörper aus weichem Kunststoff 12 umgeben. Das Okular 14 und das Objektiv 15 sind eingesetzt.
• Das Konzept der Erfindung ermöglicht es, optische Geräte in einem sogenannten "Baukastensystem" herzustellen.
• Bei gegebener Form können optische Elemente unterschiedlicher Qualität und Ausführungsform eingesetzt werden.
• Andererseits kann durch Wechseln der zum Umschäumen verwendeten Form die äussere Gestalt des optischen Geräts leicht variiert werden.
• Die Erfindung wurde vorstehend im wesentlichen im Hinblick auf Ferngläser beschrieben. Für den Fachmann ist jedoch erkennbar, dass die Erfindung eine Vielzahl von optischen Instrumenten, wie Fernrohre, Mikroskope und dgl., umfasst.

Claims (18)

Patentansprüche

1. Optisches Instrument insbesondere Fernglas, dessen Bildaufrichtungssystem sowie der Okular- und Objektiv tubus in Kunststoff eingebettet sind, der gleichzeitig das Gehäuse des Instruments bildet, dadurch g e k e n n z e i c h ne t , daß das Bildaufrichtungssystem sowie der Okular- und Objektivtubus und gewebe nenfalls der Knickmechanismus mit hartem Kunststoff umgeben sind und in ihrer Lage stabilisiert sind und dieser stabilisierte Kern mit weichem Kunststoff umhüllt ist.

2. Optisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Teile des stabilisierten Kerns nur teilweise mit hartem Kunststoff umgeben sind.

3. Optisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Teile des Kerns1 gegebenenfalls einschließlich des Knickmecisni smiis unt;ereinanfler verklebt sind.

4. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Prismen mit Abdeckhauben versehen sind.

5. Optisches Instrument nach einem der Anspriiche 1 bis 4. dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der harte Kunststoff ein Giessharz ist.

Optisches Instrument nnch Anspruch 55 dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Giessharz ein Epoxidharz ist.

7. Optisches Instrument nach einem der Anspriiche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der weiche Kunststoff ein geschäumter Kunststoff ist.

8. Optisches Instrument nach Anspruch 7 dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der geschäumte Kunststoff einen Integralschaum mit kontinuierlicher Aussenhaut bildet.

9. Optisches Instrument nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t s daß der weiche Kunststoff ein geschäumtes Polyurethanharz ist.

10. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Objektiv und dns Okular nicht mit weichem Kunststoff umschaumt sind.

11. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zusätzliche Versteifungselemente im stabilisierten Kern vorgesehen sind, die die Teile des Kerns unter einander und gegenüber dem Knickmechanismus stabilisieren.

12. Verfahren zur Herstellung von optischen Instrumenten nach einem er Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Bildaufrichtungssystem sowie der Okular- und Objektivtubus und gegebenenfalls der Knickmechanismus mit Giessharz umgossen und in ihrer Lage stabilisiert werden und dieser stabilisierte Kern mit einem weichen Kunststoff umschÄumt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch g e k e n n -z e i c h n e t daß die Teile des Kerns, gegebenenfalls einschließlich des Knickmechanismus,vor dem Stabilisieren untereinander verklebt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Prismen mit Abdeckhauben versehen werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Teile des Kerns und gegebenenfalls der Knickmechanismus nur teilweise mit Giessharz umgossen werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß als Giessharz ein lipoxidherz verwendet wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der stabilisierte Kern mit Polyurethan.umschäumt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17. dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Objektiv und das Okular nachträglich eingesetzt und abgedichtet; werden.

L e e r s e i t e