DE2522738B2 - Optisches instrument, insbesondere fernglas, und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

dichtheit und Verwindungssteifheit auszeichnen und bei deren Herstellung keine Dejustierung und Beschädigung der optischen Teile auftritt

Diese Aufgabe wird durch ein optisches Instrument, insbesondere Fernglas, gelöst, dessen Bildaufrichtungssystem sowie der Okular- umi Objektivtubus in Kunststoff eingebettet sind, der gleichzeitig das Gehäuse des Instruments bildet und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bildaufrichtungssystem sowie de; Okular- und Objektivtubus und gegebenenfalls der Knickmechanismus mit Gießharz ganz oder teilweise umgeben sind und in ihrer Lage stabilisiert sind und dieser stabilisierte Kern mit geschäumtem Kunststoff ganz oder teilweise umhüllt ist

Unter »Kern« 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.

Mit »stabilisiertem Kern« wird der Kern, gegebenenfalls einschließlich des Kjiickmechanismus 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 Knickmechanismus 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 Stoßsicherheit aus. Das Gehäuse besteht aus weichem Kunststoff und umhüllt der. 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, hochelastischem 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 Formenwechsel 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 phosphoreszierenden 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 Objektivlinsen 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 Zeichnung dargestellt

Die linke Seite der F i g. 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 umhüUtes 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 Objektivtubus 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 vorzugsweise 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 Grenzfläche einen Luftpolster zu bilden. Auf diese Weise wird Totalreflexion und somit höchste Lichtstä-ke 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 It ausgerichtet, so daß die optische Achse und die mechanische Achse des Knickmechanismus 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 o. 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. Gegebenenfalls wird auch der Knickmechanismus 3 mit verklebt Der Knickmechanismus 3 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß eine möglichst große Fläche zur Verklebung mit dem Kern zur Verfugung 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 Kunststoff- 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 stabartige 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, Faranharze, Polyesterharze u. dgl- Epoxidharze werden gemäß 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 harten Kunststoff nicht zu dick sein, um die äußere Formgebung nicht nachteilig zu beeinflussen, d. h. die GieBharzschicht 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 geärleistet wird. Das Scharnierteil des Knickmechanismus wird vorzugsweise nicht vom Gießharz umgeben.

Das Umgießen des Kerns and 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 Abhängigkeit von den for den Kern verwendeten Materialien sowie von dem verwendeten Gießharz die zu umgießenden Teile mit einem Grundiermittel 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 geschäumten Kunststoff 12 umhüllt Dieser geschäumte Kunststoff bildet gleichzeitig den Fassungskörper bzw. das Gehäuse des optischen Instruments, unter Auslassen

ίο des Scharnierteiles des Knickmechanismus.

Beispiele für geschäumte, weiche, flexible Kunstoffe sind Latex-Schaumstoffe, Polymerisat-Schaumstoffe, Polykondensat-Schaumstoffe, z. B. Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Phenolharze, Silicon-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.

ao Das Umschäumen des stabilisierten Kerns gegebenenfalls unter Auslassen des Scharnierteiles des Knickmechanismus wird 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 schiiumbare Kunststoff, vorzugsweise schäumbares Polyurethan, wird in die geschlossene Ausschäumforn über geeignete Angußöffnungen eingebracht und ausgeschäumt. Es bildet sich vorzugsweise ein Integralschaum mit einer kontinuierlichen, verdichteten Außenhaut der den stabilisierten Kern einbettet

Dem Kunststoff können verschiedene Farbstoffe unc Pigmente, Stabilisiermittel, Katalysatoren u. dgl. züge geben werden.

Durch die Umschäumung des Kerns mit weichem elastischem Kunststoff werden optische Instrumente erhalten, die sich durch hohe Stoßsicherheit unc Wasserdichtheit auszeichnen. Ferner wird durch di( Stabilisierung des Kerns nut hartem Kunststoff eint hohe Verwindungssteifheit erzielt

Das Objektiv und das Okular können als Teile de Kerns nrit umschäumt werden. Es wird jedocl

bevorzugt, die Okular- und Objektivlinsen nach den Umschäumen einzusetzen.

Es können übliche Objektiv- und Okularsystetm unterschiedlicher Ausführung and optischer Qualitä verwendet werden. Vorzugsweise werden Okularsyste

me verwendet die wasser- und gasdicht und fokussier bar said. Das gasdichte Okular wird in geeigneter Weis gasdicht mit dem Objektivtubus verbunden. Di eingesetzten Objektivlinsen werden justiert and an schließend beispielsweise durch Vergießen mit Kunst

stoff oder Siliconkautschuk wasser- und gasdicht gege das Gehäuse des optischen Instruments abgediente Das Einfügen der Okular- bzw. Objektivsysteme erfolg vorzugsweise derart, daß diese, beispielsweise bei eine

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notwendigen Reparatur, leicht ausgebaut werden können.

Der rechte Teil der Fig. 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 durcli Wechseln der zum Umschäumen verwendeten Form die äußere Gestalt des optischen Geräts leicht variier werden.

Die Erfindung wurde vorstehend im wesentlichen in Hinblick auf Ferngläser beschrieben. Für den Fachmanr ist jedoch erkennbar, daß die Erfindung eine Vielzah von optischen Instrumenten, wie Fernrohre, Mikrosko pe u. dgl., umfaßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (17)

1. Patentansprüche:

   i. Optisches Instrument, insbesondere Fernglas, dessen Bildaufrichtungssystem sowie der Okular- und Objektivtubus in Kunststoff eingebettet sind, der gleichzeitig das Gehäuse des Instruments bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildaufrichtungssystem sowie der Okular- und Objektivtubus und gegebenenfalls der Knickmechanismus mit Gießharz ganz oder teilweise umgeben sind und in ihrer Lage stabilisiert sind und dieser stabilisierte Kern mit geschäumten Kunststoff ganz oder teilweise umhüllt ist
2. 2 Optisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Kerns, gegebenenfalls einschließlich des Knickmechanismus untereinander verklebt sind.
3. 3. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildaufrichtungssystem mit Abdeckhauben versehen ist
4. 4. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß das Gießharz ein Epoxidharz ist
5. 5. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der geschäumte Kunststoff einen Integralschaum mit kontinuierlicher Außenhaut bildet
6. 6. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der geschäumte Kunststoff ein geschäumtes Polyurethanharz ist.
7. 7. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet daß das Objektiv und das Okular nicht mit geschäumtem Kunststoff umgeben sind.
8. 8. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß zur Lagestabilisierung zusätzliche Versteifungselemente vorgesehen sind, die die Teile des Kerns untereinander und gegebenenfalls gegenüber dem Knickmechanismus stabilisieren.
9. 9. Verfahren zur Herstellung eines optisches Instruments, insbesondere eines Fernglases, dessen Bildaufrichtungssystem sowie dessen Okular- und Objektivtubus nach gegenseitiger Justierung und Lagestabilisierung in Kunststoff eingebettet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildaufrichtungssystem sowie der Okular- und Objektivtubus und gegebenenfalls der Knickmechanismus mit Gießharz ganz oder teilweise umgeben werden und daß dieser stabilisierte Kern anschließend in eine Ausschäumform eingesetzt und mit geschäumtem Kunststoff ganz oder teilweise umhüllt wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Kerns, gegebenenfalls einschließlich des Knickmechanismus vor dem Umgießen untereinander verklebt werden.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildaufrichtungssystem mit Abdeckhauben versehen wird.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß als Gießharz ein Epoxidharz verwendet wird.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der geschäumte Kunststoff einen Integralschaum mit kontinuierlicher Außenhaut bildet.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß als geschäumter Kunststoff ein Polyurethanharz verwendet wird.
15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv und das Okular nicht mit geschäumtem Kunststoff umgeben werdea
16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1-5, dadurch gekennzeichnet daß zur Lagestabilisierung vor dem Umgießen zusätzliche Versteifungselemente für die Teile des Kerns untereinander und gegebenenfalls gegenüber dem Knickmechanismus verwendet werden.
17. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv und das Okular nachträglich eingesetzt und abgedichtet werden.

    Die Erfindung bezieht sich auf optische Instrumente, insbesondere Ferngläser, und ein Verfahren zu deren Herstellung.

    Aus der OE-PS 2 93 054 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 aufgeschäumte Kunststoff wird zu einem formbeständigen, abdichtenden Gehäuse aushärten gelassen und anschließend gegebenenfalls die Außenfläche des Gehäuses mit einem anhaftenden Kunsmoffbelag vet chen.

    Dieses bekannte Verfahren sowie die damit hergestellten optischen Instrumente weisen jedoch sch*erwiegende Nachteile auf. Beim Aushärten des aufgeschäumten Kunststoffs entstehend hohe Temperaturen sowie hohe Drücke. Wegen der unterschiedlichen Schichtstärke des Kunststoffschaumes wirken starke Schubkräfte auf die Einlegeteile. Dies führt dazu, daß es zu einer völligen Dejustierung kommen 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 je 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 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

    6s erstrebte Stoßsicherheit unbefriedigend.

    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, optische Instrumente, insbesondere Ferngläser, zu schaffen, die sich insbesondere durch hohe Stoßsicherheit, Wasser-