DE3731416A1 - Illuminating device of a structure which can be looked through - Google Patents
Illuminating device of a structure which can be looked throughInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung einer abzusehenden Struktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a lighting device a structure to be foreseen according to the generic term of claim 1.
Abzusehende Strukturen in Form von Fadenkreuzen und Strichplatten werden häufig in Beobachtungs- und Zielgeräten, wie z.B. in Dioptern, Fernrohren, Ent fernungsmessern und Mikroskopen eingesetzt. Das Fa denkreuz kann vielfältige Formen aufweisen, es kann aus gekreuzten Drähten bestehen, die innerhalb eines Trägerringes aufgespannt sind, es kann weiterhin auf photolithografischem Wege durch chemische Ätzung so wie durch galvanoplastische Verfahren hergestellt sein. Als Strichplatten werden Teile bezeichnet, bei denen absehbare Strukturen auf einem Träger auf gebracht sind. Beispiele derartiger Strukturen sind in dem Buch: Naumann, Schröder; Bauelemente der Op tik; 4. Ausgabe, Seite 427 gezeigt. Bei Beobachtungs- und Zielgeräten, in denen Abbildungsoptiken Verwen dung finden, um Gegenstände dem Auge vergrößert dar zubieten, ist es besonders vorteilhaft, das Faden kreuz oder die Strichplatte an der Stelle eines Zwischenbildes anzuordnen und die Halterung des Fa denkreuzes oder der Strichplatte als Feldbegrenzung zu verwenden.Foreseeable structures in the form of crosshairs and Graticules are commonly used in observation and Target devices, e.g. in diopters, telescopes, Ent rangefinders and microscopes. The company Denkreuz can take many forms, it can consist of crossed wires that are within a Carrier ring are clamped, it can continue to photolithographic path through chemical etching as made by galvanoplastic processes be. Parts are called reticules, with foreseeable structures on a carrier are brought. Examples of such structures are in the book: Naumann, Schröder; Components of the Op tik; 4th edition, page 427 shown. With observation and target devices in which imaging optics are used find to magnify objects to the eye it is particularly advantageous to offer the thread cross or the reticle in the place of a Arrange intermediate image and the bracket of the company cross or graticule as a field boundary to use.
Damit die abzusehende Struktur vom Beobachter gut erkannt werden kann, muß sie sich vom Hintergrund abheben, d.h., es muß ein bestimmter Kontrast zwi schen dem Bild des zu beobachtenden Objektes und dem Bild des Fadenkreuzes bzw. der Strichplatte vor handen sein. Um diesen Kontrast auch bei schlechten Lichtverhältnissen zu erhalten, sind zur Beleuchtung von Fadenkreuzen oder Strichplatten Hilfslichtquel len bekannt. In dem Buch: Naumann, Schröder; Bauele mente der Optik; 4. Ausgabe; Seite 428 ist eine der artige Beleuchtung einer Strichplatte durch eine seitlich angebrachte Lampe gezeigt. Die Helligkeit dieser Lampe wird durch Stromänderung, Blenden oder Graufilter so eingestellt, daß das Auge nicht ge blendet wird.So that the structure to be foreseen by the observer is good can be recognized, it must stand out from the background take off, i.e. there must be a certain contrast between the image of the object to be observed and the image of the crosshair or the reticle be there. To maintain this contrast even with bad ones To maintain lighting conditions are for lighting from crosshairs or graticules auxiliary light source len known. In the book: Naumann, Schröder; Construction elements of optics; 4th edition; Page 428 is one of the Illumination of a reticle by a Lamp on the side shown. The brightness this lamp is due to current change, aperture or Gray filter set so that the eye is not ge is dazzled.
Eine Lampe als Hilfslichtquelle hat den Nachteil, daß an den Beobachtungs- und Zielgeräten ein Ge häuse für die Lampe angebracht werden muß, daß die Stromversorgung dieser Lampe ebenfalls im Gerät untergebracht ist, oder daß eine störende Verbin dung zu einer externen Stromversorgung notwendig ist. Weiterhin muß die Helligkeit der Lampe ständig der Umgebungshelligkeit, bzw. der Helligkeit des Objektbildes angepaßt werden, um Blendungen des Auges zu vermeiden. A lamp as an auxiliary light source has the disadvantage that on the observation and target devices a Ge Housing for the lamp must be attached that the Power supply of this lamp also in the device is housed, or that a disturbing connection an external power supply is required is. Furthermore, the brightness of the lamp must be constant the ambient brightness, or the brightness of the Object image are adjusted to dazzle the To avoid eye.
Weiterhin sind nachtleuchtende Strichplatten bekannt, bei denen die Struktur in eine Glasplatte eingeätzt und mit einem Pigment aus z.B. Titandioxid und Binde mittel ausgefüllt ist. Bei Tageslicht erscheint die Struktur dunkel und bei Dunkelheit hebt sie sich, hervorgerufen durch die Beleuchtung mit einer Hilfs lichtquelle, hell vom dunklen Hintergrund ab.Noctilucent graticules are also known, where the structure is etched into a glass plate and with a pigment from e.g. Titanium dioxide and bandage is filled in medium. The appears in daylight Structure dark and in the dark it rises, caused by the lighting with an auxiliary light source, bright from the dark background.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Be leuchtungseinrichtung einer abzusehenden Struktur zu schaffen, die unabhängig von einer Energiever sorgung arbeitet und raumsparend sowie kostengünstig in Beobachtungs- und Zielgeräten verwendet werden kann.The invention has for its object a Be lighting device of a structure to be foreseen to create that independent of an energy ver supply works and saves space and is inexpensive be used in observation and target devices can.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the kenn Drawing features of claim 1 solved.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich durch die vorgeschla gene Beleuchtung der optimale Kontrast zwischen dem Bild des Objektes und dem Bild der abzusehenden Struk tur selbst einstellt, da die eingestrahlte Lichtlei stung immer proportional zur Umgebungs- bzw. zur Ob jekthelligkeit ist, daß weiterhin die Beleuchtung wartungsfrei ist und eine nahezu unbegrenzte Lebens dauer aufweist.The advantages achieved with the invention exist especially in that the proposed lighting the optimal contrast between the Image of the object and the image of the structure to be foreseen structure itself, since the irradiated light guide performance always proportional to the environment or the ob Brightness is that the lighting continues is maintenance free and an almost unlimited life has duration.
Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnung näher erläutert Exemplary embodiments are based on the drawing explained in more detail
Es zeigtIt shows
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Diopterbe leuchtung, Fig. 1 is a Diopterbe inventive lighting,
Fig. 2 eine Beleuchtung eines Fadenkreu zes im Schnitt, Fig. 2 is an illumination of a Fadenkreu zes in section,
Fig. 3 das Fadenkreuz nach Fig. 2 in der Ansicht III-III, Fig. 3, the reticle of FIG. 2 in the view III-III,
Fig. 4 ein Zielfernrohr, Fig. 4 shows a sighting telescope,
Fig. 5 ein weiteres Zielfernrohr. Fig. 5 shows another scope.
In Fig. 1 ist eine Beleuchtung eines Diopters mit tels lichtsammelndem und lumineszierendem Körper 1 gezeigt. Als Diopter bezeichnet man eine Vorrich tung zur Bestimmung einer Ziellinie, dabei bildet der Diopter eine Sehöffnung mittels einer Blende. Beim Zielen begrenzt diese Blende das Bildfeld und dient als Kimme. Zwischen der Blende und dem Objekt ist ein Ringkorn 2 angebracht, dessen Mittelpunkt mit dem Objekt in Deckung gebracht werden muß. Der lumineszierende Körper 1 ist gleichzeitig die Fas sung des Ringkornes 2, er wird von zwei miteinander verschraubbaren Hülsen 3 und 4 positioniert. Die Form des lumineszierenden Körpers 1 ist so gewählt, daß er als Lichtsammler wirkt und die, vom Objekt bzw. von der Umgebung eingestrahlte Energie konzen triert an der schmalen Fläche 5 wieder abgibt. Bei der Erfindung wird die Photolumineszenz ausgenutzt, d.h. daß die, einem atomaren System zugeführte Ener gie ohne die Zwischenstufe der thermischen Energie in Strahlungsenergie umgewandelt wird. Die emittier te Strahlung hat die gleiche oder eine größere Wel lenlänge als die anregende Strahlung. Beispielsweise kann eine lumineszierende Schicht oder ein lumines zierender Körper durch UV-Strahlung eine Emission im sichtbaren Spektralbereich ergeben. Man unter scheidet zwischen Fluoreszenz und Phosphoreszenz. Bei der Fluoreszenz klingt die Leuchterscheinung nach der Anregung durch Strahlung schnell ab, bei der Phosphoreszenz klingt die Leuchterscheinung lang sam ab. Erfindungswesentlich ist, daß die Beleuch tung einer abzusehenden Struktur, die in Fig. 1 das Ringkorn 2 ist, mittels eines, die Objekt- und die Umgebungsstrahlung sammelnden lumineszierenden Körpers 1 erfolgt. Die Strahlung, die durch das ein fallende Licht im lumineszierenden Körper 1 erzeugt wird, wird mittels Totalreflexion innerhalb des Kör pers 1 geführt und an der schmalen Fläche 5 ausge koppelt. Es erfolgt also eine streifende Beleuch tung des Ringkornes 2, das mattschwarz beschichtet ist und somit auch bei dem streifenden Lichteinfall einen recht hohen Reflexionsgrad besitzt.In Fig. 1, an illumination is shown a diopter with means of light-collecting and luminescent body 1. A diopter is a device for determining a target line, the diopter forming a visual aperture by means of an aperture. When aiming, this aperture limits the field of view and serves as a rear sight. Between the diaphragm and the object, an annular grain 2 is attached, the center of which must be brought into line with the object. The luminescent body 1 is also the Fas solution of the ring grain 2 , it is positioned by two screwed sleeves 3 and 4 . The shape of the luminescent body 1 is selected so that it acts as a light collector and the energy radiated from the object or from the environment concentrates on the narrow surface 5 again. In the invention, the photoluminescence is used, that is, the energy supplied to an atomic system is converted into radiation energy without the intermediate stage of thermal energy. The emitted radiation has the same or a longer wavelength than the exciting radiation. For example, a luminescent layer or a luminescent body can result in an emission in the visible spectral range by UV radiation. One differentiates between fluorescence and phosphorescence. With fluorescence, the light phenomenon quickly subsides after excitation by radiation, with phosphorescence, the light phenomenon slowly subsides. It is essential to the invention that the lighting of a structure to be foreseen, which in FIG. 1 is the ring grain 2, is carried out by means of a luminescent body 1 which collects the object and the ambient radiation. The radiation that is which produces an incident light in the luminescent body 1 is guided by total reflection within the Kör pers 1 and at the narrow face 5 coupled. So there is a grazing lighting device of the ring grain 2 , which is coated matt black and thus has a very high degree of reflection even with the grazing light.
Das anzuzielende Objekt wird durch die Blende des Diopters betrachtet und der Zielpunkt des Objektes muß mit dem Mittelpunkt der Blende sowie mit einem, in der Nähe der Blende, zwischen der Blende und dem Objekt angebrachten Fadenkreuz 7 (Fig. 2) in Deckung gebracht werden. Damit sich dieses Fadenkreuz 7 von dem Objekt abhebt, ist ebenfalls eine erfindungsge mäße Beleuchtung des Fadenkreuzes 7 vorteilhaft. Das Fadenkreuz 7 ist - wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt - in einen lumineszierenden Körper 8 integriert. Der lumineszierende Körper 8 besteht aus lichtsammelndem Kunststoff, der unter der Handelsbezeichnung "LISA- Kunststoff" vertrieben wird. Damit die Fläche des lumineszierenden Körpers 8, die dem Beobachter zuge wandt ist, nicht blendend wirkt, ist der lumineszieren de Körper 8 mit der Abschattblende 9 verschraubt, die ihm gleichzeitig die erforderliche Stabilität ver leiht und mit der er z.B. an einen Gewehrlauf be festigt wird. Es ist auch möglich, auf die Abschatt blende 9 zu verzichten und den lumineszierenden Kör per 8 so zu formen, daß er allein die erforderliche Stabilität erreicht. Um störende Strahlung oder Blendungen zu vermeiden, können Flächen des lumi neszierenden Körpers 8 auch ganz oder partiell mit einer Schicht bedeckt werden. Das Fadenkreuz 7 ist so in den lumineszierenden Körper 8 eingebettet, daß die gesammelte Strahlung an der schmalen Fläche 10 austritt und das Fadenkreuz 7 streifend beleuchtet. Um möglichst viel Objektstrahlung einzusammeln, ist der lumineszierende Körper 8 trichterförmig ausge bildet und die Außenfläche 12 dient ebenfalls zum Sammeln der Umgebungsstrahlung.The object to be targeted is observed through the diaphragm of the diopter and the target point of the object must be aligned with the center of the diaphragm and with a crosshair 7 ( FIG. 2) attached between the diaphragm and the object in the vicinity of the diaphragm. So that this crosshair 7 stands out from the object, a fiction, contemporary lighting of the crosshair 7 is also advantageous. The crosshair 7 is - as shown in FIGS. 2 and 3 - integrated in a luminescent body 8 . The luminescent body 8 consists of light-collecting plastic, which is sold under the trade name "LISA plastic". So that the surface of the luminescent body 8 , which faces the observer, does not appear dazzling, the luminescent body 8 is screwed to the shading panel 9 , which at the same time gives it the required stability and with which it is fastened, for example, to a gun barrel . It is also possible to dispense with the shading aperture 9 and to shape the luminescent body by 8 so that it alone achieves the required stability. In order to avoid disturbing radiation or glare, surfaces of the luminescent body 8 can also be covered entirely or partially with a layer. The crosshair 7 is embedded in the luminescent body 8 in such a way that the collected radiation emerges from the narrow surface 10 and illuminates the crosshair 7 in a grazing manner. In order to collect as much object radiation as possible, the luminescent body 8 is funnel-shaped and the outer surface 12 also serves to collect the ambient radiation.
In den Fig. 1 bis 3 sind Beispiele gezeigt, in denen keine Abbildungsoptik verwendet wird. Die Er findung ist aber auch besonders vorteilhaft in Ziel fernrohren anwendbar, wie sie beispielhaft in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind. Ein Objektiv 13 ist mittels eines Fassungsringes 14 an einem Tubus 15 befestigt. Ein Okular 16 wird durch einen Ver schraubring 17 an einen lumineszierenden Körper 18 gedrückt, der zwischen dem Verschraubring 17 und dem Tubus 15 eingebracht ist und in dem ein Faden kreuz 19 integriert ist. Der lumineszierende Kör per 18 ist so geformt, daß er mittels der Außen fläche 20 möglichst viel Umgebungsstrahlung und mit der gekrümmten Oberfläche 21 möglichst viel Objekt strahlung einsammelt, und daß die im lumineszieren den Körper 18 erzeugte Strahlung zu dem Fassung rand 22 des Fadenkreuzes 19 geführt wird und dort konzentriert austritt. Die Innenfläche 23 ist hier zu derart beschichtet, daß keine Lichtstrahlung an der Innenfläche 23 austritt und die Lichtstrahlung in den lumineszierenden Körper 18 zurückreflektiert wird.In Figs. 1 to 3, examples are shown in which no imaging optics are used. However, the invention is also particularly advantageously applicable in target telescopes, as exemplified in FIGS . 4 and 5. A lens 13 is fastened to a tube 15 by means of a mount ring 14 . An eyepiece 16 is constituted by a ring nut 17 Ver pressed to a luminescent body 18, which is interposed between the Verschraubring 17 and the tube 15 and in which a reticle is integrated 19th The luminescent body by 18 is shaped so that it collects as much ambient radiation as possible by means of the outer surface 20 and as much object radiation as possible with the curved surface 21 , and that the radiation generated in the luminescent body 18 leads to the socket edge 22 of the cross hair 19 and leaves there concentrated. The inner surface 23 is coated here in such a way that no light radiation emerges from the inner surface 23 and the light radiation is reflected back into the luminescent body 18 .
Fig. 5 zeigt ein weiteres Zielfernrohr mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtung. Wie in Fig. 4 ist ein Objektiv 24 mittels eines Fassungsringes 25 in einem Tubus 26 befestigt. Ein Okular 27 wird durch einen Verschraubring 28 mit einem Zwischenstück 29 verbunden. Um die Sammelfläche des lumineszierenden Körpers 30 sehr groß auszubilden und die Lichtlei tung zu optimieren, ist er im gezeigten Beispiel rohrartig geformt und mit Hilfe von nicht gezeigten Schrauben mit dem Zwischenstück 29 und dem Tubus 26 fixiert. Der rohrartige lumineszierende Körper 30 ist objektseitig offen und bildseitig hält er eine Strichplatte 31. Der Zwischenkörper 29 wirkt gleich zeitig als Feldblende an dem Ort eines Zwischenbil des. Die Fassung der Strichplatte 31 ist eine kreis runde Öffnung des lumineszierenden Körpers 30, in die die Strichplatte 31 eingeklebt ist und an des sen Oberfläche 32 das gesammelte Licht konzentriert ausgekoppelt wird. FIG. 5 shows another scope with an inventive lighting. As in FIG. 4, a lens 24 is fastened in a tube 26 by means of a mount ring 25 . An eyepiece 27 is connected to an intermediate piece 29 by a screw ring 28 . In order to form the collecting surface of the luminescent body 30 very large and to optimize the Lichtlei device, it is tubular in the example shown and fixed with the aid of screws, not shown, with the intermediate piece 29 and the tube 26 . The tubular luminescent body 30 is open on the object side and holds a reticle 31 on the image side. The intermediate body 29 acts simultaneously as a field diaphragm at the location of an intermediate image. The frame of the reticle 31 is a circular opening of the luminescent body 30 , into which the reticle 31 is glued and on the surface 32 sen the collected light is concentrated.
Die partielle Auskoppelung der gesammelten Strahlung kann z.B. durch Unebenheiten der Oberfläche des lumi neszierenden Körpers, durch scharfkantige Ecken oder durch schmale Kanten hervorgerufen werden. Die Form und die Oberflächen der lumineszierenden Körper wird so gewählt, daß die gesammelte Strahlung nur am Ort der Beleuchtungsstelle konzentriert austreten kann. The partial decoupling of the collected radiation can e.g. due to bumps on the surface of the lumi nescent body, through sharp-edged corners or caused by narrow edges. Form and the surfaces of the luminescent bodies chosen so that the collected radiation only on site the lighting point can emerge in a concentrated manner.
Bei nicht gezeigten Ausführungen kann auch die Strich platte oder das Fadenkreuz nicht von dem lumineszieren den Körper gefaßt sein, sondern die Strichplatte oder das Fadenkreuz eine eigene Fassung besitzen oder zwi schen zwei Körpern eingeklemmt sein, wobei beide Kör per lumineszierend sein können. In den Fig. 1 bis 5 sind nur Zielvorrichtungen gezeigt, die Erfindung ist aber auch bei anderen Beobachtungsgeräten, wie z.B. bei Entfernungsmessern, Fernrohren und Mikro skopen anwendbar, um eine abzusehende Struktur bei schlechten Lichtverhältnissen erkennen zu können. Ein Anwendungsgebiet ist auch die berührungslose Kanten antastung zur Werkstück- oder Werkzeugvermessung, bei der die Meßpunkte des Werkstück- oder Werkzeugbildes mit einer Zielmarke zur Deckung gebracht werden. Um die abzusehende Struktur besonders gut von der Hin tergrundstrahlung abzuheben, kann es vorteilhaft sein, sie hochreflektierend zu gestalten, oder sie aus lumineszierendem Material zu formen oder mit lumineszierendem Material zu beschichten. Somit sind auch Ausführungen denkbar, bei denen keine separate Strichplatte benötigt wird, sondern der lumineszieren de Körper so geformt ist, daß in einem Bereich dieses Körpers die abzusehende Struktur eingebracht wird, so daß sichtbare Strahlung an dieser Struktur ausgekop pelt wird. Die abzusehende Struktur kann in den lumi neszierenden Körper als Vertiefung eingebracht werden, die evtl. mit einem Pigment aus Titandioxid ausgefüllt ist.In versions not shown, the line plate or the crosshair can not be taken from the luminescent body, but the reticle or the crosshair have its own version or be clamped between two bodies, both bodies can be luminescent. In Figs. 1 to 5 only target devices are shown, the invention is also to other monitoring devices, such as at range finders, telescopes, microscopes and micro applicable to detect a Conceivable structure in low light conditions. An area of application is also the contactless edge probing for workpiece or tool measurement, in which the measuring points of the workpiece or tool image are brought into line with a target mark. In order to separate the structure to be foreseen particularly well from the background radiation, it can be advantageous to make it highly reflective, or to form it from luminescent material or to coat it with luminescent material. Thus, designs are also conceivable in which no separate graticule is required, but rather the luminescent body is shaped in such a way that the structure to be foreseen is introduced into an area of this body, so that visible radiation is coupled out to this structure. The structure to be foreseen can be introduced into the luminescent body as a depression, which may be filled with a pigment made of titanium dioxide.
Zur Sammlung von Strahlung können noch zusätzliche Hilfsmittel, wie z.B. Spiegelanordnungen verwendet werden. Additional radiation can be used to collect radiation Tools such as Mirror arrangements used will.
Zur Innenbeleuchtung von Strichplatten kann es vor teilhaft sein, wenn der Rand bis auf eine Lücke - zur Einkopplung von Strahlung - verspiegelt ist. Durch Totalreflexion erhält man somit eine gleich mäßige und vollständige Beleuchtung der Striche auf der Strichplatte.For the interior lighting of reticles, it may be before geous when the edge up to a gap - is mirrored - for coupling of radiation. Total reflection thus results in uniform and complete illumination of the lines on the reticle.
Claims (13)
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