DE2522738C3 - Optisches Instrument, insbesondere Fernglas, und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Optisches Instrument, insbesondere Fernglas, und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
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
Kunststoffbelag versehen.
Dieses bekannte Verfahren sowie die damit hergestellten optischen Instrumente weisen jedoch schwerwiegende
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
erstrebte Stoßsicherheit unbefriedigend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, optische Instrumente, insbesondere Ferngläser, zu schaffen, die
sich insbesondere durch hohe Stoßsicherheit, Wasser-
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- und Objektivtubus ü
Kunststoff eingebettet sind, der gleichzeitig das Gehäuse des instruments bildet und das dadurch
gekennzeichnet ist, daß das Bildaufrichtungssystem sowie der Okular- und Objektivtubus und gegebenenfalls
der Knickmechanisnius 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, gegebenen- uo
falls einschließlich des Knickmechanismus 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 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. 5"
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 dies? 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 sirichlierten 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 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 Lichtstärke gewährleistet. Die Abdeckhauben
körinen 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 Knickmechanismus parallel sind. Dies kann auf verschiedene
bekannte Weise erfolgen. Vorzugsweise wird dic3 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, Furanharze, 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
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 Umstanden werden in Abhängigkeit von den für 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
ij Polyurethan-Schaumstoffe. Besonders bevorzugt werden
flexible Polyurethan-Schaumstoffe. Solche flexiblen Polyurethan-Schaumstoffe werden aus linearen und
schwach verzweigten Polyhydroxyverbindungen mit höherem Molekulargewicht erhalten.
to 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 gewünsch-
ij ten 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 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 und Pigmente, Stabilisiermittel, Katalysatoren u. 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 de: Kerns mit umschäumt werden. Es wird jedod
bevorzugt, die Okular- und Objektivlinsen nach den Umschäumen einzusetzen.
Es können übliche Objektiv- und Okularsysteiw
unterschiedlicher Ausführung und optischer Qualitä verwendet werden. Vorzugsweise werden Okularsystc
me verwendet, die wasser- und gasdicht und fokussicr bar sind. Das gasdichte Okular wird in geeigneter Weis
gasdicht mit dem Objektivtubus verbunden. Di eingesetzten Objektivlinsen werden justiert und ar
schließend beispielsweise durch Vergießen mit Kuns stoff oder Siliconkautschuk wasser- und gasdicht gege
das Gehäuse des optischen Instruments abgedichtc Das Einfügen der Okular- bzw. Objektivsysteme crfolj
vorzugsweise derart, daß diese, beispielsweise bei eini
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 Ausführungs-
form 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
u. dgl., umfaßt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (17)
1. Optisches Instrument, insbesondere r ^glas,
dessen Bildaufrichtungssystem sowie der ,ülar- und Objektivtubus in Kunststoff eingebcuei 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. Optisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Kerns, gegebenenfalls
einschließlich des Knickmechanismus untereinander verklebt sind.
3. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Bildaufrichtungssystem mit Abdeckhauben versehen ist.
4. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gießharz ein Epoxidharz ist.
5. Optisches Instrument nach einem der Ansprü- 25>
ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der geschäumte Kunststoff einen Integralschaum mit
kontinuierlicher Außenhaut bildet.
6. Optisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
geschäumte Kunststoff ein geschäumtes Polyurethanharz ist.
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. 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. 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 Gieß- S»
harz 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. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn- 5.4I
zeichnet, daß die Teile des Kerns, gegebenenfalls einschließlich des Knickmechanismus vor dem
Umgießen untereinander verklebt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildaufrichtungssystem mit
Abdeckhauben versehen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß als Gießharz ein Epoxidharz verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der geschäumte Kunststoff einen Integralschaum mit kontinuierlicher
Außenhaut bildet.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als geschäumter Kunststoff ein
Polyurethanharz verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv und das
Okular nicht mit geschäumtem Kunststoff umgeben werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagestabilisierung vor dem Umgießen zusätzliche Versteifungselemente
für die Teile des Kerns untereinander und gegebenenfalls gegenüber dem Knickmechanismus
verwendet werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv und das Okular nachträglich eingesetzt und abgedichtet
werden.
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