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Zielfernrohr mit wechselbarer Vergrößerung. Zielfernrohre für Schußwaffen,
insbesondere solche für Handfeuerwaffen, erfordern eine von der Okularlinse weit
abliegende Austrittspupille, um den Schützen vor Verletzungen durch den Rückstoß
der Waffe zu sichern, und einfache mechanische Elemente. Hieraus ergeben sich Schwierigkeiten
für die Aushildung des Zielfernrohres, mit wechselbarer Vergrößerung bei Anwendung
von verschiebbaren Umkehrsystemen. Wenn beispielsweise
der Augenpunkt
etwa 8 cm von der äußeren Okularfläche entfernt liegen soll, dann muß das Okular
bei einem Fernrohr mit Linsenunnkehrsystem praktisch eine Brennweite von -.o mm
haben, um ein ausreichendes Gesichtsfeld zu ermöglichen. Will man mit einem solchen
Fernrohr einen Vergrößerungswechsel von"dreifach auf neunfach durch bloßen Wechsel
in der Abbildung des feststehenden Objektivbildes unter Benutzung nur eines verschiebbaren
Umkehrsystems erreichen, dann braucht man einen Wechsel der Äquivalentbrenmveite
des gesamten abbildenden Systems, «-elches das Bild in der Okularbildebene erzeugt,
von 40 - 3 - i2o auf 40 - 9 = 36o .mm. Dieser Wechsel der Vergrößerung ist unter
Voraussetzung von nur einem verschiebbaren Umkehrsystem mit unveränderlicher Brennweite
und bei unveränderlichem Abstand der ersten und zweiten Bildebene nur dadurch erreichbar,
daß man das vom Objektiv erzeugte Bild bei den beiden Einstellungen im gleichen
1Iaße verkleinert wie vergrößert. Die starke Vergrößerung ist im angenommenen Fall
dreimal so groß wie die schwache. Das Objektivbild muß also
vergrößert bzw. verkleinert werden. Es ergibt sich also für das Objektiv als erforderliche
Brennweite 1a0 - 1 ,73 =:207 mm.
Wenn nun berücksichtigt wird,
daß bei dreifacher Vergrößerung mindestens ein Gesichtsfeld von 15 auf ioom
muß übersehen werden können, dann ergibt sich ein Durchmesser der ersten Bildebene
bzw. des Diaphragmas von 31 mm. Dieses Maß übersteigt aber bei weitem die
üblichen Abmessungen von Zielfernrohren, welche, vom Objektivgehäuse abgesehen,
nicht über einen äußeren Rohrdurchniesser von 3o m:m bzw. einem Diaphragmadurchmesser
von i8 mm hinausgehen sollten.
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Auch die für Einstellung auf wechselnde Erhöhungswinkel (Distanzeinstellung)
not-,vendige Verschiebung des Diapbragmas mit der Visiermarke beansprucht entsprechend
der langen Brennweite unzulässig viel Raum.
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Die hiernach bestehenden Schwierigkeiten, unter Benutzung von nur
einem verschiebbaren Umkehrsystem, das heißt, mit mechanisch einfachsten Mitteln
auf für die Praxis erträgliche Dimensionen zu kommen, werden der Erfindung zufolge
dadurch überwunden, daß ein Objektiv von möglichst kurzer Brennweite, beispielsweise
ein solches von i2o mm Brennweite, benutzt wird, dessen Bild einmal in annähernd
natürlicher Größe, üas andere Mal dreifach vergrößert in der zweiten Bildebene vor
dem Okular reproduziert wird. Das wird nach der Erfindung trotz Anwendung nur eines
verschiebbaren Elementes des Umkehrsystems dadurch ermöglicht, daß inan nicht das
Bild der ersten Bildebene direkt durch das verschiebbare Umkehrsystem vergrößert
oder verkleinert, sondern daß man zunächst von diesem Objektivbild durch ein feststehendes
Element d[es Umkehrsystems ein hegen das Objektiv hin verschobenes, vergrößerte,
virtuelles Bild entwirft, welches der vorerwähnten äquivalenten Bremiweite von
207 mm entspricht und dieses zur Abbildung in der Okularbrenmveite
durch den verschiebbaren Teil des Umkehrsystems bringt. Zur Erzeugung eines solchen
vergrößerten virtuellen Bildes zwischen der Objektivbildebene und dem Objektiv selbst
bedarf es der Einschaltung eines feststehenden Positivlinsensystems an sich bekannter
Art zwischen der Objektivbildebene und dein verschiebbaren Teil des Umkehrsystems.
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Dieses feststehende Element des Umkehrsvsteins wirkt im Falle der
starken Vergrößerung mit dem verschiebbaren Teil zusammen als ein Umkehrsystem mit
verkürzter Brenmveite. Bei der schwachen Vergrößerung aber, wenn der verschiebbare
Teil des Umkehrsystems weit entfernt steht, verkürzt es die Brennweite des, verschiebbaren
Teils des Umkehrsystems nicht wesentlich, so daß ein Vergrößerungswechsel möglich
wird, wie er bei festem Bildabstand nur mit einem Umkehrsystem von wechselnder Brennweite
denkbar ist.
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Das feststehende Linsensystem muß, uni die Brennweite des Umkehrsystems
stark beeinflussen zu können, damit eine ausreichende `'ergrößerung des Objektivbildes
erzielt wird, namhaft aus der Bildebene herausgerückt werden, wodurch sich dasselbe
von einem 1Lollektivsystem unterscheidet, und was zugleich unter Voraussetzung eines
starken @"errößerungswechsels die chromatische Korrektur dieses Linsensystems bedingt.
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Der Abstand dieser Linse von der ersten Bildebene .und ihre Brennweite
sind jeweilig der O>jektivbrennweite so anzupassen, daß in kurzem Abstand vor der
ersten Bildebene (las virtuelle Bild in einer durch vorstehende Ausführungen .bestimmten
Größe entsteht.
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Die Optik eines der Erfindung entsprechenden Fernrohres ist in der
Zeichnung scbeinatisch dargestellt. Mit i ist das Objektiv bezeichnet, 2 stellt
die Objektivbildebene dar, ist das feststehende Positivlinsensysteni zur Umwandlung
des in der Bildebene -2 er-:.cheinenden Objektivbildes in ein vergrößert es virtuelles
Bild in der gegen das Obj ektiv i hin gerückten Ebene 4. Dieses System ist als chromatisch
korrigierte Linse auf der Zeichnung
dargestellt, mit 5 ,'ist der
verschiebbare Teil des Umkehrsystems bezeichnet, welcher in Alb. i in seiner der
starken Vergrößerung entsprechenden Lage und in Abb. 2 in seiner der kleinen bzw.
der (gegenüber dem Objektivbild) vergrößerungsfreien Abbildung entsprechenden Lage
dargestellt ist. 6 bezeichnet die Okularhildebene, 7 das Okular und 8 die Ebene
der Austrittspupille.
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Der in den Zeichnungsabbildungen eingezeichnete Strahlengang macht
den durch die Verschiebung des Systems 5 erreichbaren starken Vergrößerungswechsel
ersichtlich.
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Die Konstruktionsdaten eines Ausführungsbeispiels des neuen Fernrohrs
und die Lage seiner Elemente bei zwei verschiedenen Vergrößerungen sind wie folgt:
i. Vergrößerung viermal. Gesichtsfeld: 11,2 auf ioo m, was einem Blendendurchmesser
von 14,15 mm entspricht. Austrittspupille etwa 1o min.
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Das Objektiv i hat eine Brennweite von 126 mm und 40 mm Öffnung.
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Das sammelnde System 3 hat eine Brennweite von 40 mm, 13
mm Öffnung und ist von der Blende 2o mm entfernt.
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Das von dem sammelnden System 3 entworfene virtuelle Bild 4 ist 40
mm vom System und 2o mm von der Blende entfernt. Das Bild hat einen Durahxnesser
von 28,3 mm.
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Die Brennweite des. Umkehrsystems 5 beträgt 30,9 mm. Es hat einen
Abstand vom virtuellen Bilde von 74 mm. Das Bild in der zweiten Bildwbene 6 hat
einen Durchmesser von 2o man. Diese Bildebene ist 126,3 mm vom virtuellen Bilde
und 52,3 mm vom Umkehrsystem entfernt.
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Das Okular 7 hat eine Brennweite von 45 mm und einen Durchmesser von
34,5 mm. Der Augenort 8 liegt 77 MM von der Hauptebene der äußeren Okularliinse
entfernt. 2. Vergrößerung achtmal. Gesichtsfeld: 5,6 auf ioo m-, was einem Blendendurchmesser
von 7,67 mtn, entspricht. Austrittspupille etwa 5 mm.
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Der Wechsel der Vergrößerung wird: durch Verschieben .des Umkehrsystems
5 erreicht. Das Uinkehr-system wird an das sammelnde Sytem 3 so nahe tierangebracht,
daß sein Abstand vom virtuellen Bilde 52,3 mm beträgt. Das virtuelle Bild 4 hat
hierbei einen Durchmesser von 14,i5 mm. Der Augenort 8 liegt in diesern Falle 75
mm von der Hauptebene der äußeren Okularlinse entfernt.
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Wenn durch ein verschiebbares Umkehrsystem allein unmittelbar die
Vergrößerung bzw. Verkleinerung eines reellen Objektivbildes erfolgen sollte, wenn
also angenommen wird, daß das in der Ebene 4 befindliche Bild das reelle Objektivbild
ist, dann würde unter der Voraussetzung der oben gegebenen Daten das Objektiv i
in einem Abstand von 207 mm vor der Ebene 4 liegen. Es ergäbe sich dann eine Gesamtinstrumentlänge
von etwa 400 mm gegenüber einer Länge von etwa 300 mm für ein Fernrohr nach
der vorliegenden Erfindung. Außerdem würde das die Visiermarke tragende Diiaphraaina
einen lichten Durchmesser von 31 mm haben müssen gegenüber einem Durchmesser von
18 mm bei dem Instrument gemäß der Erfindung.