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Dokumentenidentifikation DE202005014203U1 12.01.2006
Titel Weitwinkellinse für Tauchen
Anmelder Hwang, Wen-Tong, Xinzhuang, Taipeh, TW
Vertreter Haft, von Puttkamer, Berngruber, Karakatsanis, 81669 München
DE-Aktenzeichen 202005014203
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 12.01.2006
Registration date 08.12.2005
Application date from patent application 09.09.2005
IPC-Hauptklasse G02B 3/08(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse B63C 11/12(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Weitwinkellinse für Tauchen, insbesondere eine Weitwinkellinse für Tauchen, die aus einem thermoplastisch optischen Harz (wie z.B.: Polycarbonat, Acryl usw.) entweder mit einem Spritzgussverfahren oder durch CR39-Gußverfahren oder mittels einer für das Glas vorgesehenen Formgebungstechnik mit hoher Genauigkeit hergestellt ist. Dadurch wird nicht nur der Einfallswinkel des Lichtstrahls und somit auch der Sehwinkel der Weitwinkellinsen erhöht, es verbessert sondern zugleich auch den Härtegrad der Linsenkonstruktion.

Eine Tauchermaske besteht normalweise aus einem Plastikrahmen, einer Gummimaske und Tauchgläsern, wobei die Gummimaske und die Tauchgläser in dem Plastikrahmen eingebaut sind. Um die Bequemlichkeit beim Tragen zu erhöhen, ist die Gummimaske nach der Gesichtsform der Benutzer gefertigt, sodass sie eine angemessene Anpassung bewirkt. Die Tauchgläser sind in der Regel aus gehärtem Flachlichtglas gefertigt und dann in der Gummimaske eingebaut. Bedingt durch das Fertigungsverfahren sind die Linsen meistens innen und außen als Flachlinse ausgeführt. Wenn das Licht durch Wasser, Glas und Luft endlich in den Augapfel gelangt, kann eine totale Reflexion auftreten, wenn der kritische Einfallswinkel des Lichtstrahls überschritten wird. Die Erscheinung ist dadurch bedingt, dass das Licht durch ein reflektiertes Medium in ein Medium mit niedrigerer Reflexion eintritt. Infolgedessen beträgt der max. Einfallswinkel des Lichtstrahls ca. 48,61°. Der Taucher kann deswegen im Wasser nur einen Bereich von ca. 97,22° sehen, wenn er mit seinen beiden Augen beobachtet. Es wird dann auf 1 Bezug genommen. Wenn das Licht (Weg 1) innerhalb des kritischen Einfallswinkels übertragen wird, kann es ohne Problem in den Augapfel gelangen. Wenn das Licht auf einen anderen Weg (wie Weg 2) verläuft, wird es entlang der Oberfläche der Linse reflektiert und kann nicht in den Augapfel kommen. Wenn das Licht in einem Winkel, der größer ist als der Einfallwinkel von 48,61° (wie Weg 3), verläuft, kann sich eine Blindzone bilden, da das Licht außerhalb des größten Einfallwinkels liegt.

2A und 2B stellen eine herkömmliche Tauchlinse a mit der Angabe derer Sehwinkelbereich von oben bis unten bzw. von links bis rechts dar. Daraus ist deutlich zu erkennen, in welchen Bereichen ein Taucher im Wasser sehen kann. Um einen klaren Anblick rings um ihn zu bekommen, muss der Taucher mehrfach den Kopf drehen, obwohl es ganz ungünstig für einen Taucher im Wasser ist.

Angesichts des Problems tritt eine Reihe von unterschiedlichen Taucherbrillen a auf dem Markt auf, die man seit Jahren entwickelt hat, um den Sehwinkel beim Tauchen zu erhöhen. Sie sind in 3A bis 3D dargestellt. Die erste Lösung ist ein relativ traditionelles Tauchglas, das aus mehreren Linsen a besteht. Die Linsen a sind mit dem Harz miteinander verbunden und bilden dabei eine Form wie der Buchstabe U. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass sie innerhalb des Sehwinkel-Bereichs unterbrochene Punkte verursacht. Die zweite Lösung ist eine bogenförmige Linse a1, die als integraler Bestandteil gefertigt wird. Sie besitzt eine bogenförmige Oberfläche, die in einer Achserichtung krumm verläuft. Leider ist diese Lösung auch unpraktisch, denn der Taucher kann bei Anwendung solcher Linse manchmal Schwindel bekommen. Bei der dritten Lösung, wie in 3C gezeigt, ist ein flaches Stirnfenster vorgesehen, von dem aus sich bogenförmige Linsen a nach außen erstrecken. Sie ist auch integral hergestellt. Obwohl sie die Belichtungsfläche erweitert, ist die Bildqualität, die im erweiterten Einfallswinkel gekommen ist, leider nicht gut. Bei der letzten Lösung sind die letzten Linsen, wie in 3D gezeigt, derart ausgeführt, dass sie durch Kleben zusammengeklebt sind, nachdem jede der Linsen a an ihrer Verbindungsstelle in einem gewissen Winkel geschnitten wird. Hierdurch wird vermieden, dass der Sehwinkel diskontinuierlich ist. Daraus ergibt sich jedoch eine winzige Konfiguration. Normalerweise entsteht ein aus dem Rand der Linse herausragender Abschnitt des Kunststoffrahmens, wenn die herkömmliche Linse und der herkömmliche Kunststoffrahmen zusammengefügt sind, wobei der einfallende Lichtstrahl gerade vom herausragenden Abschnitt blockiert und somit der Einfallswinkel des Lichtstrahls beschränkt wird.

Mit der Entwicklung der Technik zum Herstellen von Linsen wird das Material seit Jahren immer vielfältiger. Daher ist eine Kunststofflinse entweder aus einem thermoplastisch optischen Harz (wie z.B.: Polycarbonat, Acryl usw.) mit einem Spritzgussverfahren oder aus duroplastischem CR39-Material im Gussverfahren hergestellt. Derartige Technik ist längst bekannt. Sogar hat die Fertigungstechnik des hoch präzisen Glasdruckgusses allmählich eine weite Verbreitung gefunden. Daher sind die Maschinen zum hoch präzisen Glasdruckguss und die hoch präzisen Glasformmaschinen auf dem Markt sehr üblich. Mit der oben erwähnten Fertigungstechnik wird eine Weitwinkellinse für Tauchen aus dem oben erwähnten Material integral hergestellt, mit welcher der Sehwinkel des Lichtsammelfensters erhöht wird, wenn der Lichtstrahl im Wasser in die Linse eintritt. Außerdem wird die Starrheit der Konstruktion der erfindungsgemäßen Linse verbessert. Darüber hinaus verfügt die erfindungsgemäße Linse an ihrem Randabschnitt über Fresnellinsen, die sowohl für die Veränderung des Brechungswinkels des Lichtstrahls als auch für die Erhöhung des Einfallswinkels des Lichtstrahls sorgt, wodurch eine Erhöhung des Sehwinkels möglich ist. Des Weiteren wird die Dicke der Linse mit derartiger Technik erheblich verringert.

Aus diesem Grund hat der Erfinder in Anbetracht der Nachteile herkömmlicher Lösungen, basierend auf langjähriger Erfahrung im optischen Bereich, nach langem Studium, zahlreichen Versuchen und unentwegten Verbesserungen die vorliegende Erfindung entwickelt.

Durch die Erfindung wird eine Weitwinkellinse für Tauchen geschaffen, mit welcher der Sehwinkel des Lichtsammelfensters erhöht wird, wenn der Lichtstrahl im Wasser in die Linse eintritt. Außerdem wird die Starrheit der Konstruktion der erfindungsgemäßen Linse verbessert.

Außerdem wird durch die Erfindung eine Weitwinkellinse für Tauchen geschaffen, die sowohl für die Veränderung des Brechungswinkels des Lichtstrahls als auch für die Erhöhung des Einfallswinkels des Lichtstrahls sorgt, wodurch eine Erhöhung des Sehwinkels möglich ist. Des Weiteren wird die Dicke der Linse erheblich verringert.

Die Erfindung weist insbesondere die in Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es ist möglich, eine Weitwinkellinse für Tauchen mit mehreren flächigen Nebenabschnitten in unterschiedlichen Winkel vorzusehen, die aus Polycarbonat, Acryl, CR39 oder Glas einstückig hergestellt sind. Die Anzahl von flächigen Nebenabschnitten und die Winkel zwischen ihnen können je nach Anwendungsfall beliebig verändert werden, was für eine Erhöhung des Sehwinkels sorgt, indem der Einfallswinkel des im Wasser befindlichen Lichtstrahls in die Linse verändert wird. Beispielsweise kann der hinter der Linse befindliche Augapfel einen innerhalb eines horizontalen Winkel von ca. 237.22° einfallenden Lichtstrahl aufnehmen, wenn der rechte und der linke flächige Nebenabschnitt mit der Senkrechte der horizontalen Ebene des Hauptabschnitts einen Winkel a von ca. 20° bilden. Außerdem kann der hinter der Linse befindliche Augapfel einen innerhalb eines vertikalen Winkels von ca. 207.22° einfallenden Lichtstrahl aufnehmen, wenn der obere und der untere flächige Nebenabschnitt mit der Senkrechte der vertikalen Ebene des Hauptabschnitts einen Winkel b von ca. 35° Winkel bilden. Statt 207.22° kann der Sehwinkel aufgrund der Blockierung des Gesichts nur 180° erreichen. Daraus ergibt sich, dass die Linse einen horizontalen und einen vertikalen Sehwinkel von 237.22° bzw. 180° gewährleistet. Durch die integrale Ausbildung wird die Starrheit des gesamten Aufbaus verstärkt. Außerdem kann die Linse an ihrem Randabschnitt mit integralen Fresnellinsen versehen sein, die mit der Linse beispielsweise einen Winkel von 20° bilden. Gemäß dem optischen Gesetz kann dadurch ein Einfallswinkel von ca. 90° entstehen. Daher steht ein Sehwinkel von 180° zur Verfügung, wenn eine Einzellinse an ihren beiden Seiten mit je einer Fresnellinse in einem Winkel von 20° versehen ist. Auf diese Weise lässt sich der Brechungswinkel des im Wasser befindlichen Lichtstrahls verändern, was eine Erhöhung des Sehwinkels bewirkt. Gleichzeitig wird die Dicke der Linse und die Anzahl der Nebenabschnitte der Linse verringert. Liegen die Fresnellinsen auf dem rechten und dem linken flächigen Nebenabschnitt auf, kann der Sehwinkel weiterhin vergrößert werden. Nach der Berechnung ist ein Einfallswinkel von ca. 320° erhältlich. Am Rand der Linse ist ein zur Montage diendender Befestigungsabschnitt ausgebildet, mit dem sich die Linse, der Kunststoffrahmen und die Gummiabdeckung zu einer ebenen Fläche schnell zusammenfügen lassen. Mit dem Befestigungsabschnitt wird auch vermieden, dass ein vorspringender Abschnitt des Kunststoffrahmens aus der Stirnseite des Hauptabschnitts herausragt und somit den Einfallswinkel des Lichtstrahls beeinträchtigt.

Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung des Brechungswegs eines im Wasser befindlichen Lichtstrahls beim Durchgehen durch unterschiedliche Medien;

2A und 2B eine schematische Darstellung des Sehwinkels einer herkömmlichen Tauchermaske;

3A bis 3D schematische Darstellungen unterschiedlicher Taucherbrillen nach dem Stand der Technik;

4 eine perspektivische Zeichnung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Weitwinkellinse für Tauchen;

5 eine perspektivische Zeichnung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Weitwinkellinse für Tauchen, die mit Fresnellinsen versehen ist;

6A einen Schnitt durch eine herkömmliche Linse nach der Verbindung mit einem Kunststoffrahmen;

6B einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Linse nach der Verbindung mit dem Kunststoffrahmen;

7A eine schematische Darstellung des rechten und des linken flächigen Nebenabschnitts, die beide jeweils mit der Senkrechte des Hauptabschnitts einen gewissen Winkel bilden;

7B eine schematische Darstellung des oberen und des unteren flächigen Nebenabschnitts, die beide jeweils mit der Senkrechte des Hauptabschnitts einen gewissen Winkel bilden; und

8 eine schematische Darstellung des Brechungswegs des in die Fresnellinsen einfallenden Lichtstrahls.

Bezugnehmend auf 4, 5, 7a, 7b und 8 weist eine erfindungsgemäße Weitwinkellinse für Tauchen eine Linse 10 auf, die in der Mitte mit einem Hauptabschnitt 11 versehen ist, von dem aus sich flächige Nebenabschnitte 12, 13 in unterschiedlichen Winkeln erstrecken. Die flächigen Nebenabschnitte 12, 13 sind mit dem Hauptabschnitt 11 integral ausgebildet. Die Senkrechte des Hauptabschnitts 11 bildet mit dem rechten und dem linken flächigen Nebenabschnitt 12 einen Winkel a, der im Wesentlichen im Bereich von 10° bis 30° liegt. Außerdem bildet die Senkrechte des Hauptabschnitts 11 mit dem oberen und dem unteren flächigen Nebenabschnitt 13 einen Winkel b, der im Wesentlichen im Bereich von 35° bis 70° liegt. Darüber hinaus weist die Linse 10 am äußersten Rand einen Befestigungsabschnitt 14 auf. Alternative dazu kann die Linse 10 an der Innenseite mit Fresnellinsen 15 versehen sein, die mit der Linse 10 einen Winkel g bilden, der im Wesentlichen im Bereich von 10° bis 30° liegt. Schließlich ist ein zur Montage dienender Befestigungsabschnitt 14 am äußersten Rand der Linse 10 ausgebildet.

6A und 6B zeigen einen Schnitt durch eine herkömmliche Fassung bzw. eine erfindungsgemäße Linse 10 nach der Montage. Nachdem eine herkömmliche Linse 10, ein herkömmlicher Kunststoffrahmen 2 und eine Gummiabdeckung 3 zu einer Baueinheit zusammengefügt sind, wird der einfallende Lichtstrahl von dem aus dem Rand der Linse 10 herausragenden Nebenabschnitt des Kunststoffrahmens 2 blockiert, wodurch der Einfallswinkel des Lichtstrahls beschränkt wird. Hingegen weist die erfindungsgemäße Linse 10 einen die Montage begünstigenden Befestigungsabschnitt 14 auf, mit dessen Hilfe sich die Linse 10, der Kunststoffrahmen 2 und die Gummiabdeckung 3 schnell zu einer ebenen Fläche zusammenfügen lassen, ohne vorspringende Nebenabschnitte des Kunststoffrahmens 2 zu bilden, die den Einfallswinkel des Lichtstrahls beeinträchtigen.

Aus 7A und 7B ist ersichtlich, dass ein größter, horizontaler Sehwinkel von ca. 237.22° und ein größter vertikaler Sehwinkel von ca. 180° entsteht, wenn der rechte und der linke flächige Nebenabschnitt 12 mit der Senkrechte des Hauptabschnitts 11 einen Winkel a von ca. 20° bzw. der obere und der untere flächige Nebenabschnitt 13 mit der Senkrechte des Hauptabschnitts 11 einen Winkel b von ca. 35° bilden. Wie aus 8 ersichtlich, kann die Lichtreflexion im Wasser mithilfe der Fresnellinsen 15 geändert werden. Bilden die an der Innenfläche der Linse 10 angebrachten Fresnellinsen 15 mit der Linse 10 einen Winkel von 20°, ergibt sich ein Einfallswinkel von ca. 90°. Das heißt, dass eine Einzellinse, die an ihren beiden Seiten jeweils mit einer Fresnellinse 15 versehen ist, einen Sehwinkel von 180° erreicht.

Zusammengefasst lassen sich die erfindungsgemäße Weitwinkellinse für Tauchen derart gestalten, dass sie über mehrere Sichtfenster oder Fresnellinsen verfügt, was für eine Erhöhung des Sehwinkels sorgt, indem der Einfallswinkel des im Wasser befindlichen Lichtstrahls in die Linse geändert wird. Gleichzeitig erhöht sich die Starrheit der Konstruktion der Weitwinkellinse für Tauchen. Außerdem kann sich die Dicke der mit den Fresnellinsen versehenen Linse verringern.

2Kunststoffrahmen 3Gummiabdeckung 10Linse 11Hauptabschnitt 12rechte und linke, flächige Nebenabschnitte 13obere und untere, flächige Nebenabschnitte 14Befestigungsabschnitt 15Fresnellinse

Anspruch[de]
  1. Weitwinkellinse für Tauchen, die eine Linse (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (10) in ihrer Mitte mit einem Hauptabschnitt (11) versehen ist, von dem aus sich flächige Nebenabschnitte (12, 13) in unterschiedlichen Winkeln erstrecken.
  2. Weitwinkellinse für Tauchen, die eine Linse (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (10) an ihrer Innenseite mit Fresnellinsen (15) versehen ist.
  3. Weitwinkellinse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (10) an ihrem äußersten Rand mit einem zur Montage dienenden Befestigungsabschnitt (14) versehen ist.
  4. Weitwinkellinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Senkrechte des Hauptabschnitts (11) mit dem rechten und dem linken flächigen Nebenabschnitt (12) einen Winkel a bildet, der im Bereich von 10° bis 30° liegt.
  5. Weitwinkellinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Senkrechte des Hauptabschnitts (11) mit dem oberen und dem unteren flächigen Nebenabschnitt (13) einen Winkel b bildet, der im Bereich von 35° bis 70° liegt.
  6. Weitwinkellinse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnellinsen (15) mit der Linse (10) einen Winkel y bilden, der im Wesentlichen im Bereich von 10° bis 30° liegt.
Es folgen 13 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

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