DE4342873A1 - Optisches Gerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Insbesondere handelt es sich dabei um ein Fernrohr, weshalb die Erfindung im folgenden anhand dieser Ausfüh­ rungsform näher erläutert wird. Die Erfindung kann jedoch auch in Teleskopen, Variosystemen und Zoomoptiken verwendet werden.

Das Fernrohr gemäß der Erfindung bietet durch den Einbau des Schiebers und mit einem dadurch beweg­ lichen optischen System die Möglichkeit, zwei Vergrößerungen herzustellen, von denen die eine bei Ausbildung des optischen Systems als Negativ­ system und bei objektivnaher Stellung des Schie­ bers größer als die andere ist, die bei dieser Ausbildung des optischen Systems bei okularnaher Stellung des Schiebers eingestellt ist. Aller­ dings ist die Ausbildung des optischen Systems als ein Negativsystem zur Verwirklichung der Erfindung nicht Voraussetzung. Solche Fernrohre bieten die Möglichkeit des "Zoomens" und sind bekannt.

Ein bekanntes Fernrohr dieser Art (DE-PS 98 250) sieht das bewegliche optische System als Negativ­ system vor. In seiner Ausbildung als Binokular sind die beiden optischen Systeme der Fernrohre mit je einem Rohr gefaßt. Diese beiden Rohre las­ sen sich über eine Brücke derart bewegen, daß in der okularen Stellung und damit bei kleinerer Vergrößerung beide Rohre, welche je ein bewegli­ ches optisches System zusammenfassen mit dem Oku­ larauszug bewegt werden. Die Umstellung auf die größere Brennweite erfolgt mit Hilfe einer Brücke, welche die beiden jeweils ein bewegliches optisches System fassenden Rohre in die objek­ tivnahe Stellung verbringen.

Als nachteilig hat sich allerdings heraus­ gestellt, daß diese bekannte, als halbpankratisch zu bezeichnende Ausführung durch die beschriebene Verstellung der Schieber Zwischenstellung der beweglichen optischen Systeme zuläßt, in denen optisch undefinierbare Effekte entstehen. Außer­ dem müssen in der Praxis verschiedene Beobach­ tungsentfernungen und Fehlsichtigkeiten des Betrachters ausgeglichen werden. Dazu fehlt in der vorbekannten Ausführungsform eine eindeutige Zuordnung des Schiebers zum Okularsystem und damit die Möglichkeit des Abgleiches. Anderer­ seits haben derartige Ausführungen den Vorteil, daß sie eine für die meisten Betrachter bevor­ zugte Reduzierung auf die beiden Endstellungen der optischen Systeme ermöglichen und damit den technischen Aufwand gegenüber Ferngläsern erheb­ lich vermindern, die verstellbare Vergröße­ rungsbereiche ermöglichen.

Solche Ferngläser weisen in der Regel eine Verän­ derung der Okularbrennweite durch Verschiebung eines oder mehrerer optischer Glieder im Okular­ bereich auf. Diese optischen Systeme nutzen dazu Steuerkurven, die die definierte Zuordnung der optischen Bauteile zueinander für die verschie­ denen Vergrößerungen gewährleisten. Damit verbun­ den ist ein erheblicher technischer Aufwand. Ungünstig erweist sich bei einfacheren Lösungen, daß in der geringeren Vergrößerungsstufe das vir­ tuelle Bildfeld kleiner als in der hohen Ver­ größerung ist. Diese Tendenz wirkt dem Wunsch des Betrachters nach einer Überblickdarstellung in der niedrigen Vergrößerung entgegen. Dazu kommt, daß entgegen der Anwendung in der Fotografie gerade bei Ferngläsern mit Zoom die mittleren Vergrößerungsbereiche wenig genutzt werden.

Die Erfindung geht demgegenüber einen anderen Weg, dessen Grundgedanke im Anspruch 1 wieder­ gegeben ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird ein optisches Gerät mit dem genannten Anwendungsbereich geschaffen, das eine einfache Handhabung bei hohem Gebrauchswert und mit vertretbarem Aufwand sichert. Dies geschieht durch die Verstellung des Schiebers mit Hilfe des bistabilen Schalters, welcher unter Vermeidung von Zwischenstellungen die okular- und die objektivnahe Stellung des Schiebers her­ stellt, also den Schieber zwischen zwei Endstel­ lungen bewegt. Dadurch werden ein Nachfokussieren und störende Nebeneffekte ausgeschlossen. Der Gebrauch ist bequem und unkompliziert, wobei die beiden Vergrößerungen günstige Leistungsdaten erzielen. Das erfindungsgemäße Fernrohr läßt sich als Fernglas, Teleskop oder auch Binokular ver­ wenden.

Vorzugsweise wird der Schalter als Fern­ wirkschalter ausgebildet, wie er im Anspruch 2 grundsätzlich gekennzeichnet ist. Das erlaubt auch eine halbmechanische Ausführung, die Gegen­ stand des Anspruches 3 ist und bei der die Bewe­ gungsenergie mit Hilfe eines magnetischen Feldes erzeugt wird. In dieser Ausführungsform läßt sich auf einfache Weise mit Permanentmagneten arbei­ ten. Das ist Gegenstand des Anspruches 4.

Eine praktische Ausführungsform einer derartigen halbmechanischen Ausführung ist Gegenstand des Anspruches 5. Hierbei können die beiden Perma­ nentmagnete übereinanderstehen, so daß das Gesamtsystem kurzseitig nach außen kraftlos ist. Wird aber diese Stellung überwunden, so kehren sich die Kräfte um und der Schieber wird in der gewünschten Richtung bewegt.

Zur Begrenzung der Bewegung des Schiebers und damit zur festen Zuordnung des von ihm gefaßten, beweglichen optischen Systems zum Okular des Fernrohres empfiehlt es sich, die Bewegungen in beiden Richtungen zu begrenzen. Dazu dienen die Merkmale des Anspruches 6. In praktischer Ausfüh­ rung werden diese Merkmale mit dem Anspruch 7 verwirklicht, welcher die Kompensation von Augen­ fehlern des Betrachters und auch die Einstellung unterschiedlicher Entfernungen des Objektes ermöglicht.

Das mit dem Schieber gefaßte optische System kann natürlich entsprechend dem Stand der Technik aus einer Linse bestehen. Vorzugsweise wird es jedoch mit den Merkmalen der Ansprüche 8 oder 9 ausge­ führt. Die im Anspruch 9 erwähnte Kittgruppe kann z. B. ein Achromat zur Reduzierung von Farb­ fehlern sein. Außerdem können Blenden eingebaut werden, die je nach Stellung des Bauteils eine als Sichtfeldblende und die andere als Streu­ lichtblende wirken.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der fol­ genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt und

Fig. 2 rechts eine zweite Ausführungsform der Erfindung in der Fig. 1 entsprechender Darstellung sowie links im Querschnitt gemäß den Pfeilen der rechten Darstel­ lung.

Beide Ausführungsformen sind anhand eines Fern­ rohres dargestellt, wobei die Ausführungsform nach Fig. 1 zunächst beschrieben wird.

Das allgemein mit 1 bezeichnete Fernrohr weist einen Tubus 4 auf, der an seinem freien in der Zeichnung links wiedergegebenen Ende das in einen Ring 3 eingebaute Objektiv 2 trägt. Ein Okular­ auszug 5 wird von einer Baugruppe gebildet. Auf die Darstellung eines Umkehrsystems, das als Lin­ sensystem ausgeführt oder auf Prismen aufgebaut sein kann, wurde aus Gründen der Übersichtlich­ keit verzichtet. Bei terrestrischen Fernrohren würde es sich innerhalb des Tubus 4 zwischen dem Objektiv 2 und dem Okular befinden.

Das Okular besteht im einzelnen aus einer beweg­ lichen Fassung 6 mit Distanzringen 7 und einem Vorschraubring 8 zur Halterung der Optik. Auf diesem beweglichen Teil des Okulars ist ein Rän­ delring 9 aufgeschraubt, der mit einer Augen­ muschel 10 verbunden ist. Der bewegliche Okular­ teil läuft in einer Hülse 11, welche mittels eines Gewindes 12 mit dem inneren Ende des Tubus 4 verbunden und in dieses ein- und ausschraubbar ist. Die Stellbewegung kann über das dargestellte Bewegungsgewinde herbeigeführt werden. Denkbar ist aber auch eine wendelförmige Kurve, in die ein oder zwei Zapfen eingreifen.

In der Hülse 11 ist ein Schieber 14 geführt, wel­ cher das dadurch bewegliche optische System trägt, das zur Erzielung der beiden Vergrößerun­ gen notwendig ist. Der Schieber besteht aus permanentmagnetischem Werkstoff und ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein axial magnetisierter Permanentmagnet. Das bewegliche optische System besteht nach dem Ausführungsbei­ spiel aus einer Einzellinse, kann aber auch aus einem Linsensystem oder auch einer Kittgruppe z. B. als Achromat zur Reduzierung von Farbfehlern bestehen.

Die beiden Seiten des Schiebers 14 sind mit je einer Blende 20, 19 versehen, von denen je nach Stellung des Schiebers eine als Sehfeldblende und die andere als Streulichtblende wirkt.

Auf dem Umfang des Okularauszuges 5 befindet sich ein als Ring ausgebildetes Stellglied 15 als Teil eines Schalters, das ebenfalls aus magnetischem Material aufgebaut ist oder einen Dauermagneten trägt. Dieses als Ring ausgebildetes Stellglied ist in Achsrichtung magnetisiert. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, ist der Schieber 14 entgegengesetzt zu dem Stellglied 15 magnetisch polarisiert.

Mit Hilfe des Objektives 2 wird ein Bild des Objektes in der Gaußschen Bildebene erzeugt. Die Lage der Brennpunkte von Okular und Objektiv fal­ len zusammen, so daß ein afokales System ent­ steht. Änderungen in der Objektweite, die eine Veränderung der Objektivschnittweite bewirken, können durch axiale Verschiebung des Okulars ausgeglichen werden. Das gleiche gilt für den Augenfehler des Betrachters. Diese Verschiebung erfolgt durch Drehen des Rändelringes 9, wodurch sich die Fassung 6 mit dem Okularsystem in dem Bewegungsgewinde des Okularrohres 5 zwischen zwei festen Anschlägen bewegt. Der Schieber 14 ist dabei in der oberen Darstellung der Figur in sei­ ner optischen Wirkung Bestandteil des Okulars und wird durch die Magnetkraft zwischen den entgegen­ gesetzten polarisierten Magneten des Schiebers 14 und des Stellgliedes 15 an die Fassung 6 des Oku­ lars angedrückt. Für die Funktion ist dabei wesentlich, daß auch bei einer Stellbewegung zum Fokussieren oder zum Fehlsichtigkeitsausgleich mit Hilfe des Rändelringes 9 der Schieber 14 mit den anderen Bauteilen des Okulars in fester Beziehung steht und mit diesen mitläuft. Dadurch wird nämlich gewährleistet, daß die Brennweite des Okulars konstant bleibt.

Ist das Fernrohr mit einem zweiten Fernrohr zu einem binokularen System vereinigt, kann die Ein­ leitung der axialen Stellbewegung des Schiebers 14 auch über eine Brücke erfolgen, welche beide Fernrohre verbindet.

Wie im oberen Teil der Figur zu erkennen ist, befindet sich das Stellglied 15 in der vorderen Position auf einem Anschlag. Wird das Stellglied von diesem Anschlag bei 17 in Richtung auf den Rändelring 9 bewegt, so muß zunächst eine aus den gegensinnig polarisierten Magneten herrührende Kraft überwunden werden. Unmittelbar mit dem Überschreiten dieser Stellung kehren sich die Kräfte um und der Schieber 14 wird zum Objektiv 2 hin bis zu einem Anschlag geschoben, der vom inneren Ende 16 des Tubus 4 gebildet wird. Dann befindet sich das optische System im Schieber 14 vor der Bildebene und wirkt deshalb im Zusammen­ hang mit dem Objektiv.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Negativsystem. In dieser gedachten Stellung wird die Objektivbrennweite verlängert und das Okularsystem wird durch das Fehlen einer zerstreuenden Komponente kurzbrennweitiger. Die entstehende Bildebenverlagerung ist derart harmo­ nisiert, daß die Bildschalen von Okular und Objektiv wieder ineinanderfallen. Damit wird für den normalsichtigen Beobachter bei Unendlichein­ stellung ein Nachfokussieren überflüssig.

Die Anwendung des Negativsystems im Schieber 14 hat neben dem Vorteil der aus der Zeichnung ersichtlichen geringen Baulänge des Fernrohres noch einen anderen Vorteil. Denn die Bewegung des "Zoomens" auf den Betrachter zu erfolgt synchron mit der sinnentsprechenden Betätigung des Schie­ bers 14.

Anstelle des Negativsystems kann allerdings auch ein Positivsystem treten. Dann entstehen die ent­ gegengesetzten Verhältnisse. Denkbar ist natür­ lich auch eine Ausführung, bei der die Verschie­ bung ausschließlich innerhalb des Okulars oder auch des Objektives erfolgt und das optische System des Schiebers 14 ausschließlich innerhalb des Okulars oder auch des Objektives erfolgt und der Schieber in beiden Endstellungen beim Fokus­ sieren mitgeführt wird.

Da der Schieber während seiner Bewegung in dem zylinderischen Okularrohr 5 eine Pumpwirkung gegenüber der umgebenden Luft ausübt, wird seine Bewegung gedämpft. Eine zu starke Dämpfung kann durch Anbringen von Flächen am Umfang des Schie­ bers 14 oder von Überströmbohrungen auf das gewünschte Maß verringert werden.

Die beiden Vergrößerungsstellungen können äußer­ lich durch Beschriftung oder farbige Ringe gekennzeichnet sein, die wechselweise mit dem Stellglied 15 des Schalters verdeckt werden.

Während das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 einen schiebend zu betätigenden bistabilen Schalter aufweist, unterscheidet sich hiervon das Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 2 durch drehende Betäti­ gung des bistabilen Schalters. Dabei ist in der Längsschnittdarstellung auch das Objektiv wegge­ lassen worden, da es dem im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebenen Objektiv entspricht.

Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Schalter 15 als Drehring ausgebildet. Seine Drehbewegung wird jedoch durch ein Radial­ glied 21 begrenzt, welches als Kulissenstein aus­ gebildet ist, der in der als radiale Nut im Innenzylinder des Schalters 15 ausgebildeten Kulisse läuft. Der Schieber 14 ist drehfest axial geführt. Zur Führung dient das Radialglied 21, welches den Schieber 14 dadurch drehfest führt, daß es in eine die Kulisse bildende Axialnut ein­ greift. Der Verschiebeweg ist gegenüber dem Aus­ führungsbeispiel der Fig. 1 nicht eingeschränkt.

Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 sind die Teile 14 und 15 radial magneti­ siert. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß mehrere Magnete in dem Schalter 15 und in dem Schieber 14 angeordnet sind, wobei jedem Magnet ein Sektor zugewiesen ist. Die Drehbarkeit des Schalters 14 ist auf einen halben Sektor begrenzt, der von einem Magnet eingenommen wird.

Im Ausführungsbeispiel sind sechs Magnete in den Teilen 14 und 15 vorgesehen.

Im oberen Teil der linken Darstellung ist zu erkennen, daß sich gleichnamige Magnetpole in den Teilen 14 und 15 gegenüberstehen, so daß es zu einer Abstoßung kommt. Der Schieber 14 befindet sich in der okularseitigen Stellung. Wird der Drehring 15 im Uhrzeigersinn gedreht, bis der das Radialglied 21 bildende Stift am anderen Ende der Nut anschlägt, stehen sich in den Teilen 14 und 15 ungleichnamige Pole gegenüber. Der Schieber 14 wird dadurch zur vorderen Endstellung bis zum Anschlag gezogen. Dadurch wird die zweite Ver­ größerungsstellung realisiert.

Werden kleinere Drehbewegungen des Drehrings 15 gewünscht, so kann die Anzahl der Radialmagnete entsprechend vergrößert werden.

In beiden Ausführungsformen werden undefinierte Zwischenstellungen des Schiebers 14 und damit des optischen Systems vermieden. Die dargestellten optischen Geräte erlauben einen bequemen und unkomplizierten Gebrauch mit zwei Vergrößerungen unter Erzielung günstiger Leistungsdaten bei ver­ tretbarem Aufwand. Bei geeigneter Dimensionierung kann der Vergrößerungswechsel ohne Nachfokussie­ ren und ohne störende Nebeneffekte erfolgen.

Claims (20)

1. Optisches Gerät (1) bestehend aus einem Tubus (4), in den ein Objektiv (2) eingebaut ist, einem Okularauszug (5) und einem in einen Schieber (14) eingebauten und zur Veränderung der Brennweite des Objektivs (2) dienenden optischen System, welches zwischen dem Objektiv (2) und dem Okular (6) ange­ ordnet und zwischen einer objektivnahen Stellung und einer okularnahen Stellung zur Herstellung einer größeren und einer kleineren Vergrößerung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung des Schiebers (14) ein bistabiler Schalter (15) dient, welcher unter Vermeidung von Zwischenstellungen die okular- und die objek­ tivnahe Stellung des Schiebers (14) herstellt.

2. Optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der bistabile Schalter auf seinem Stellglied (15) einen Antrieb aufweist, welcher die Bewegungsenergie dem Schieber (14) vermittelt.

3. Optisches Gerät nach einem Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Antrieb zur Erzeu­ gung der Bewegungsenergie ein magnetisches Feld erzeugt.

4. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) einen in seiner Bewegungsrichtung polarisierten Magneten zur Aufnahme der Bewegungsenergie auf­ weist und der Schalter (15) in seiner koaxialen Bewegungsrichtung einen umgekehrten magnetisierten Magneten trägt, der das die Bewegungsenergie ver­ mittelnde Feld erzeugt.

5. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in den als Hülse (14) ausgebildeten Schieber eingebaute optische System mit der Hülse in den Okularauszug (5) ein­ gebaut ist und das als Schiebering ausgebildete und außen auf dem Okularauszug (5) geführte Stell­ glied (15) des bistabilen Schalters zwischen zwei Anschlägen (9, 17) beweglich ist.

6. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Schieber (14) gefaßte optische System als Negativsystem ausgebildet ist und zwischen zwei Anschlägen (16, 18) der optischen Fassung (6) des Okulars und dem inneren Ende (16) des Tubus (4) beweglich ist.

7. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der okularnahe Anschlag des Stellgliedes (15) von einem Rändel­ ring (9) gebildet wird, welcher zur Bewegung des Okularsystems im Okularauszug für die Scharfein­ stellung und für die Kompensation von Augenfehlern des Beobachters dient, wobei Okular und Objektiv (2) derart angeordnet sind, daß ihre Brennpunkte zusammenfallen.

8. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Schieber (14) verstellbare optische System aus mehreren Linsen besteht.

9. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) eine Kittgruppe aufweist.

10. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seiten des Schiebers (14) mit Blenden (20, 19) versehen sind, von denen je nach Stellung des Schiebers (14) eine als Sehfeldblende und die andere als Streulicht­ blende wirkt.

11. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) der­ art in den Okularauszug (5) eingebaut und in die­ sen geführt ist, daß er bei seiner Verstellung als Luftpumpe wirkt, die zur Dämpfung der Schieber­ bewegung im Okularauszug dient.

12. Optisches Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Einstellung der Dämpfung Flächen am Umfang des Schiebers (14) dienen.

13. Optisches Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Dämpfung der Bewegung des Schie­ bers (14) im Okularauszug (5) Überströmbohrungen dienen.

14. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Schieberstellungen wiedergebenden Markierungen, die derart angeordnet sind, daß sie sinngemäß von dem Stellglied (15) überdeckt werden.

15. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) beim Fokussieren in beiden Endstellungen mitgeführt ist.

16. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in seiner Ausführung als Binokular die Stellglieder (15) der Fernrohre (1) mit Hilfe einer Brücke betätigt werden.

17. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (15) als Drehring ausgebildet und in Umfangsrichtung magne­ tisiert ist und daß der Schieber (14) drehfest geführt ist.

18. Optisches Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schalter (15) und der Schieber (14) mehrere in Sektoren angeordnete Magnete auf­ weisen und die Drehbarkeit des Schalters (14) dem Winkel eines Sektors entspricht, in dem ein Magnet angeordnet ist.

19. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbarkeit des Schalters (15) und die drehfeste Axialführung des Schiebers (14) mit einem gemeinsamen und in der Hülse (11) festen Radialglied festgelegt sind.

20. Optisches Gerät nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialglied (21) als Kulissenstein und die Kulissen (17) radial im Innenzylinder des Schalters (15) und axial in dem Außenzylinder des Schiebers (14) aus­ gebildet sind.