AT504763A2 - Optisches beobachtungsgerät - Google Patents

Description

Optisches Beobachtungsgerät 5 Die Erfindung betrifft ein optisches Beobachtungsgerät mit wenigstens einem Beobachtungsstrahlengang und mit Mitteln zur Laserentfernungsmessung, welche wenigstens eine Sendeeinrichtung und wenigstens eine Empfangseinrichtung aufweisen und außerhalb des BeobachtungsStrahlengangs angeordnet sind. 10

Ein derartiges optisches Beobachtungsgerät ist aus der US 6,862,084 B2 bekannt.

Bekannte optische Beobachtungsgeräte mit separaten Laserent-15 fernungsmesseroptiken weisen voluminöse Gehäuse oder unpraktische Aufbauten auf, um die entsprechenden zusätzlichen Strahlengänge, welche insbesondere Linsen oder dergleichen als optische Elemente aufweisen, unterzubringen. 20 Des weiteren wird auf die DE 692 21 700 T2 und die EP 1 542 052 Al verwiesen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst kompaktes optisches Beobachtungsgerät der eingangs 25 erwähnten Art zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Strahlformung wenigstens des Empfangsstrahls für die wenigstens eine Empfangseinrichtung wenigstens ein diffraktives op-30 tisches Element vorgesehen ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in einfacher und vorteilhafter Weise ein kompaktes optisches Beobachtungsgerät geschaffen, indem die Sendeeinrichtung und die Empfangsein-35 richtung in getrennten Gehäuseteilen des optischen Beobachtungsgeräts und/oder bei Vorhandensein einer Knickbrücke des optischen Beobachtungsgeräts entlang einer Mittenachse der Knickbrücke angeordnet sind, wobei zumindest der Empfangs 1 strahl durch ein diffraktives optisches Element geformt wird. Durch den geringeren Bauraumbedarf diffraktiver optischer Elemente, insbesondere Beugungsgitter oder dergleichen ist das 5 optische System optimal an die Gerätegeometrie anpassbar. Des weiteren kann das Optikdesign für eine Strahlungswellenlänge, insbesondere für die Wellenlänge des Lasers, optimiert werden.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass zur Strahl-10 formung des Sendestrahls der wenigstens einen Sendeeinrichtung wenigstens ein diffraktives optisches Element vorgesehen ist.

Dadurch kann auch der Strahlengang des Sendestrahls für die Sendeeinrichtung platzsparend gestaltet werden, wodurch das 15 optisches Beobachtungsgerät noch kompakter ausgebildet werden kann.

Die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung können entlang der optischen Achse der Mittel zur Laserentfernungsmes-20 sung hintereinander oder wenigstens annähernd in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Mittel zur Laserentfernungsmessung nebeneinander angeordnet sein.

Die Aufgabe wird ebenfalls durch die kennzeichnenden Merkmale 25 von Anspruch 5 gelöst. Vorteile diesbezüglich ergeben sich a-nalog und anhand der Beschreibung.

Vorteilhaft ist, wenn die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse 30 der Mittel zur Laserentfernungsmessung zueinander versetzt angeordnet sind.

Dadurch wird eine Abschattung der Empfangseinrichtung durch die Sendeeinrichtung, insbesondere durch deren Platine vermie-35 den.

Erfindungsgemäß kann das optische Beobachtungsgerät als binokulares Fernglas mit einer Knickbrücke ausgebildet sein. Die 2

Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung können dann im Bereich insbesondere der Mittenachse der Knickbrücke angeordnet sein. 5 Nachfolgend sind anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt: 10 Figur 1 eine vereinfachte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgeräts in einer ersten Ausführungsform von oben; Figur 2 eine vereinfachte Vorderansicht des erfindungsgemäßen 15 optischen Beobachtungsgeräts aus Fig. 1; Figur 3 eine vereinfachte Schnittansicht des erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgeräts aus Fig. 1 von vorn; 20 Figur 4 eine vereinfachte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgeräts in einer zweiten Ausführungsform von oben bzw. von vorn; Figur 5 eine vereinfachte Schnittansicht eines erfindungsge 25 mäßen optischen Beobachtungsgeräts in einer dritten Aus führungs form von oben bzw. von vorn; Figur 6 eine vereinfachte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgeräts in einer vierten 30 Aus führungs form von oben bzw. von vorn; Figur 7 eine schematische Darstellung einer Displayanordnung in einer ersten Ausführungsform; und 35 Figur 8 eine schematische Darstellung einer Displayanordnung in einer zweiten Ausführungsform. 3

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines binokularen Fernglases als optisches Beobachtungsgerät beschrieben. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße optische Beobachtungsgerät in weiteren Ausführungsbeispielen auch als Teleskop, Fernrohr 5 oder dergleichen ausgebildet sein.

In den Figuren sind funktional gleiche bzw. ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Gegebenenfalls sind zur Unterscheidung verschiedener Ausführungsformen zusätzlich A-10 postrophen angefügt.

Fig. 1 zeigt ein als binokulares Fernglas 1 ausgebildetes erfindungsgemäßes kompaktes optisches Beobachtungsgerät. Das binokulare Fernglas 1 weist Okulare 2 und Objektive 3 auf. Beo-15 bachtungsstrahlengänge 4 sind in Fig. 1 gestrichelt angedeutet. Zwischen den Beobachtungsstrahlengängen 4 ist eine Knickbrücke 5 mit einer Mittenachse bzw. Gelenkachse 6 (gestrichelt angedeutet) angeordnet. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen könnte die Knickbrücke 5 auch mehrere, ins-20 besondere zwei Achsen aufweisen. Außerhalb der Beobachtungsstrahlengänge 4 im Bereich der Mittenachse 6 der Knickbrücke 5 sind Mittel 7 zur Laserentfernungsmessung angeordnet, welche eine Sendeeinrichtung 8 zur Aussendung einer Laserstrahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich und eine Empfangsein-25 richtung 9 zum Empfang der ausgesendeten, von Objekten reflektierten, Laserstrahlung aufweisen. Selbstverständlich weisen die Mittel 7 zur Laserentfernungsmessung eine Auswerteelektronik zur Ermittlung der Entfernung eines anvisierten Objekts auf. Diese ist jedoch in den Figuren nicht explizit darge-30 stellt. Durch die separate Anordnung der Mittel 7 zur Laserentfernungsmessung außerhalb der Beobachtungsstrahlengänge 4, wird die Transmission in den Beobachtungsstrahlengängen 4 in vorteilhafter Weise nicht negativ beeinflusst. Durch die separate Sender- und Empfangsoptik ergeben sich immer gleichblei-35 bende Abbildungsverhältnisse. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen eventuell vorhandene Fokussierglieder im visuellen Kanal bzw. Beobachtungsstrahlengang 4 beeinträchti 4

gen die Mittel 7 zur Laserentfernungsmessung nicht. Die Sendeeinrichtung 8 und die Empfangseinrichtung 9 sind jeweils in getrennten Gehäuseteilen 10a, 10b in einer Ebene senkrecht zur Mittenachse bzw. optischen Achse 6 der Mittel 7 zur Laserent-5 fernungsmessung nebeneinander angeordnet. Der Sendestrahl bzw. Sendestrahlengang der Sendeeinrichtung 8 ist mit dem Bezugszeichen 8a und der Empfangstrahl bzw. Empfangsstrahlengang für die Empfangseinrichtung 9 mit dem Bezugszeichen 9a versehen. Zur Strahlformung des Sendestrahls 8a der Sendeeinrichtung 8 io ist ein diffraktives optisches Element 8b vorgesehen. Des weiteren ist zur Strahlformung des Empfangsstrahls 9a für die Empfangseinrichtung 9 ebenfalls ein diffraktives optisches E-lement 9b vorgesehen. Die Brennweiten der beiden diffraktiven optischen Elemente 8b, 9b können im Bereich von etwa 10mm bis 15 80mm liegen. Die optischen Achsen der Sendeeinrichtung 8 und der Empfangseinrichtung 9 sind fest parallel zueinander angeordnet . Beide Komponenten 8, 9 müssen zum Absehen des zugeordneten Gehäuses ausgerichtet werden. Die Ausrichtung der Sendeeinrichtung 8 und der Empfangseinrichtung 9 kann beispielswei-20 se über einen Doppelexzenter oder eine Verschiebung von Platinen der Sendeeinrichtung 8 und der Empfangseinrichtung 9 erfolgen.

In Fig. 2 ist eine vereinfachte Vorderansicht des erfindungs-25 gemäßen optischen Beobachtungsgeräts 1 dargestellt. Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Schnittansicht des erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsgeräts 1 ebenfalls von vorn, wobei die diffraktiven optischen Elemente 8b, 9b nicht dargestellt sind. 30 In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform eines binokularen Fernglases 1' dargestellt, wobei zusätzlich ein Entfernungsverstellglied 11 im Bereich der in den Fig. 4 und 5 gestrichelt dargestellten Knickbrücke angedeutet ist. Die auf einer Platine 12 angeordnete Sendeeinrichtung 8' und die Empfang-35 seinrichtung 9' sind entlang der optischen Achse bzw. im vorliegenden Ausführungsbeispiel entlang der Gelenkachse oder Mittenachse 6' des binokularen Fernglases 11 in fester Zuord 5 nung hintereinander mit unterschiedlichen Brennweiten mit Sende- und Empfangsstrahlengängen 8a', 9a' angeordnet, wobei die

Platine 12 der Sendeeinrichtung 8' in den Empfangsstrahlengang 9a' hineinragt und wobei die Empfangseinrichtung 9' dadurch 5 entsprechend teilweise abgeschattet wird. Zur Strahlformung des EmpfangsStrahls 9a' ist ein diffraktives optisches Element 9b' vorgesehen, in dessen Zentrum ein diffraktives optisches Element 8b' zur Strahlformung des Sendestrahls 8a' angeordnet ist. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen io könnten statt den beiden diffraktiven optischen Elementen 8b', 9b' auch andere optische Elemente wie Linsen oder entsprechend kombiniert eine gebohrte Linse mit einer Kollimatorlinse oder eine Fresnellinse mit einer Kollimatorlinse verwendet werden. Die Sendeeinrichtung 8' kann beispielsweise mittels einer 15 asphärischen Kollimatorlinse oder einer sphärischen Glaslinse abgebildet werden.

In Fig. 5 ist eine dritte Ausführungsform eines binokularen Fernglases 1'' dargestellt, wobei wie in Fig. 4 Sendeeinrich-20 tung 8'' und Empfangseinrichtung 9'' entlang der optischen Achse 6'' hintereinander jedoch in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse 6'' versetzt angeordnet sind. Zur Strahlformung des Empfangsstrahls 9a'' ist eine Linse 9b' ' vorgesehen, in deren Rand eine Linse 8b' ' zur Strahlformung des Sen-25 destrahls 8a'' angeordnet ist. Dadurch erfolgt im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 4 in vorteilhafter Weise eine wesentlich kleinere Abschattung der Empfangseinrichtung 9'' durch die Sendeeinrichtung 8' ' , insbesondere durch deren Platine 12. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen 30 könnten statt den Linsen 8b'1, 9b1' auch andere optische Elemente wie diffraktive optische Elemente oder entsprechend kombiniert eine gebohrte Linse mit einer Kollimatorlinse oder eine Fresnellinse mit einer Kollimatorlinse zum Einsatz kommen. 35 In Fig. 6 ist eine vierte Ausführungsform eines binokularen Fernglases I''1 dargestellt, wobei eine Sendeeinrichtung 8''' und eine Empfangseinrichtung 9' * ' jeweils in getrennten Gehau 6 « · · ···· · · · • · · · ···· · ··« * · · * · ···* · · · · #··· · ····· seteilen 10a, 10b des binokularen Fernglases 1' 1 1 angeordnet sind. Des weiteren sind die Sendeeinrichtung 8111 und die Empfangseinrichtung 9''1 durch eine gemeinsame, transparente, vorzugsweise aus Kunststoff gebildete, Abdeckscheibe 13 ver-5 deckt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zur Strahlformung des Sendestrahls 8a''1 der Sendeeinrichtung 81 1 1 eine Kunststofflinse 8b''' auf bzw. in der Abdeckscheibe 13 vorgesehen. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen könnte dazu auch ein diffraktives optisches Element 8b'1' vor-10 gesehen sein. Des weiteren ist zur Strahlformung des Empfangsstrahls 9a''' für die Empfangseinrichtung 9' ' ' ein diffraktives optisches Element 9b''' in der Abdeckscheibe 13 vorgesehen, welches das Licht auf die Empfangseinrichtung 9' ' ' bündelt. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte die Abdeck-15 scheibe 13 sowohl für die Sendeeinrichtung 8' ' 1 als auch für die Empfangseinrichtung 9' ' 1 als diffraktives optisches Element 8b''1, 9b''' ausgebildet sein.

Die in den Fig. 4, 5 und 6 beschriebenen Anordnungen sind e-20 benfalls platzsparend, wodurch kompakte binokulare Ferngläser 1', 1'', 1''1 geschaffen werden können.

In Fig. 7 ist eine erste Möglichkeit zur Anzeige eines Bildes einer Anzeigeeinrichtung bzw. eines Displays 20 für den Benut-25 zer in dem Beobachtungsstrahlengang 4, 4', 4'1, 4' 11 des Beobachtungsgeräts 1, 1', l1', 1' ' 1 vereinfacht schematisch dar gestellt. Das Display 20 ist dabei direkt in einer Zwischenbildebene 21 zwischen einem Prisma 22 und dem Okular 2, 2', 2 ' ' , 2 ' 1 ' des Beobachtungsgeräts 1, 11 , 1' ' , 1'11 angeordnet. 30 Ein Displaystrahlengang 23 ist gestrichelt angedeutet.

Fig. 8 zeigt eine zweite Möglichkeit zur Anzeige eines Bildes einer Anzeigeeinrichtung bzw. eines Displays 20 für den Benutzer in dem Beobachtungsstrahlengang 4, 4', 4' *, 4' ' ' des Beo-35 bachtungsgeräts 1, 1', 1'', 1 · * * . Dabei wird das Bild des Displays 20 über eine Planplatte 24 mit einer Strahlteilerschicht 24a in den Beobachtungsstrahlengang 4, 4', 41', 4 *’' einge 7 spiegelt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Display 2 0 an der Planplatte 24 befestigt. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. 5 Des weiteren könnte das Display 20 auch auf einer Oberseite des Beobachtungsgeräts 1, 1', 1' ' , 1 * ' ' angeordnet werden. Ü- ber das Display 20 kann der Entfernungsmesswert visuell angezeigt werden. Das Display 20 kann vierstellig als Segmentanzeige ausgebildet sein. Darüber hinaus ist auch eine akusti-io sehe Anzeige oder eine Datenübertragung auf ein externes Gerät, insbesondere über eine drahtlose Schnittstelle möglich.

In dem erfindungsgemäßen Beobachtungsgerät 1, 1', 1'', l111 kann vorzugsweise ein Absehen mit runder bzw. quadratischer, 15 insbesondere feinstrukturierter dauerhafter Zielmarke für den Tagsichtgebrauch zur Objekterfassung vorgesehen sein. Dadurch wird ein direktes Messen ermöglicht. Des weiteren kann das Absehen eine geätzte Leuchtmarke aufweisen. Für Entfernungsmessungen bei schlechter Sicht bzw. in der Dämmerung kann diese 20 beleuchtete Zielmarke eingeschaltet werden.

In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist es denkbar die Mittel zur Laserentfernungsmessung 7, 7', 7' ', 7 ' ' ' zum Einbau in unterschiedliche Beobachtungsgeräte modular 25 zu gestalten.

Patentansprüche: 8

Claims (1)

1. Austnan & European Patent & Trademark AttorneysGIBLER & POTH Patentanwälte OEG Oorotheergasse 7 - A-1010 Wien - patent@aon.at Tel.: +43 (1) 512 10 98 - Fax: +43 (1) 513 47 76 • ·· • · · • · · · · • · · • · ··· ·· ·· • · · • · · ··· • · · · · • · · · · 10 15 20 2 . 25 3 . 30 4. PATENTANSPRÜCHE Binokulares Fernglas (1,1',1''') mit wenigstens einem Beobachtungsstrahlengang (4,4',4'1') und mit Mitteln (7,7',7 1,1) zur Laserentfernungsmessung, welche wenigstens eine Sendeeinrichtung (8,8 1,8''') und wenigstens eine Empfangseinrichtung (9,9',91 1') aufweisen und außerhalb des wenigstens einen Beobachtungsstrahlengangs (4,4',4''') angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (8,8',81'') und die Empfangseinrichtung (9,9,,9,,,) jeweils in getrennten Gehäuseteilen (10a,10b) des optischen Beobachtungsgeräts (1,1',1 *' ') und/oder bei Vorhandensein einer Knickbrücke (5) des optischen Beobachtungsgeräts (Ι,Ι',Ι'1') entlang einer Mittenachse (6,6',6'',6''') der Knickbrücke (5) angeordnet sind, wobei zur Strahlformung wenigstens des Empfangsstrahls (9a,9a') für die wenigstens eine Empfangseinrichtung (9,9',9''') wenigstens ein diffraktives optisches Element (9b,9b',9b''') vorgesehen ist. Binokulares Fernglas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Strahlformung des Sendestrahls (8a,8a') der wenigstens einen Sendeeinrichtung (8,8') wenigstens ein diffraktives optisches Element (8b,8b') vorgesehen ist. Binokulares Fernglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (8) und die Empfangseinrichtung (9) wenigstens annähernd in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (6) der Mittel (7) zur Laserentfernungsmessung nebeneinander angeordnet sind. Binokulares Fernglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (8') und die Empfangseinrichtung (9') entlang der optischen Achse (6') der Mittel (7') zur Laserentfernungsmessung hintereinander angeordnet sind. 9 35 • · • · • · • ·

   5. 5 10 6. 15 7. 20

   Binokulares Fernglas (Ι',Ι'') mit wenigstens einem Beobachtungsstrahlengang (4',4'') und mit Mitteln (7',7'') zur Laserentfernungsmessung, welche wenigstens eine Sendeeinrichtung (8 ',8'*) und wenigstens eine Empfangseinrichtung (9',9'') aufweisen und außerhalb des wenigstens einen Beobachtungsstrahlengangs (4 ' ,411) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (8',8'') und die Empfangseinrichtung (9',9'') entlang der optischen Achse (6',6'') der Mittel (7',7'1) zur Laserentfernungsmessung hintereinander angeordnet sind. Binokulares Fernglas nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (0,8'') und die Empfangseinrichtung (9,9'') in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse (6,6'') der Mittel (7,7'') zur Laserentfernungsmessung zueinander versetzt angeordnet sind. Binokulares Fernglas nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welches als binokulares Fernglas (1,1' , 1' ' , 1''') mit einer Knickbrücke (5) ausgebildet ist, wobei die Sendeeinrichtung (8,8',8' ',8''') und die Empfangseinrichtung (9,9',9'',9''') im Bereich insbesondere der Mittenachse (6,6',6 ' ',6''') der Knickbrücke (5) angeordnet sind. Der Patentanwalt: GIBEER & POTH P a t ffHf\t anwälte Ο E 10