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Einstandentfernungsmesser mit veränderlicher Basis und Verfahren zur Unschädlichmachung seiner Justierfehler.
Der Entfernungsmessung mit Einstandentfernungsmessern mit veränderlicher Basis liegt die aus dem Messdreieck folgende Gleichung
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zugrunde, in welcher e die zu messende Entfernung, b die Basis und 0 den parallaktischen Winkel am Ziel bedeuten. Die Vorrichturg zur Veränderung der Basis b, mit der die genannten Entfernungsmesser versehen sind, ist in der Regel mit einer Anzeigevorrichtung versehen, an welcher die zu den verschiedenen Basen b gehörenden Entfernungen e unmittelbar angezeigt werden.
Die wirkliche Entfernung eines Objekts stimmt jedoch nur dann mit der angezeigten Entfernung überein, wenn im Entfernungmesser selbst keine, den parallaktischen Winkel 8 fälschenden Ablenkungen g'vorkommen oder wenn diese Ablenkungsfehler B', die im folgenden als Justierfehler bezeichnet werden sollen, auf irgendeine Weise unschädlich gemacht worden sind. Bei Entfernungsmessern mit veränderlichem parallaktisehem Winkel am Ziel ist es bekannt, diese Justierfehler mit Hilfe einer Doppelmessung auszuschalten, die mit zwei verschiedenen festen Basen vorgenommen wird.
Der Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Unschädlichmachung der Justierfehler von Einstandentfernungsmessern mit veränderlicher Basis und besteht darin, dass die Messung der Entfernung mit einem bestimmten parallaktisehen Winkel am Ziel vorgenommen und mit einem andern parallaktischen Winkel wiederholt wird, wobei die fehlerfrei zu messende Entfernung der Differenz der Basislängen bei beiden Messungen proportional ist. Es werden also nacheinander zwei Messungen durchgeführt, u. zw. die erste mit dem festen parallaktischen Winkel a, der von dem Aufbau des Gerätes abhängt, und die zweite mit einem festen parallaktischen Winkel k. 8, bei welchem k grundsätzlich jeden von +1 verschiedenen Wert annehmen kann.
Die Erfindung beruht auf folgender Überlegung. Ist v die Fernrohrvergrösserung eines Entfernungsmessers mit veränderlicher Basis b, dann ist die im Gesichtsfeld des Entfernungsmessers beobachtete Parallaxe A für ein in der Entfernung e gelegenes Ziel
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Bei der Entfernungsmessung wird bekanntlich die Basis b so lange verändert, bis die Parallaxe A = 0 wird. Es muss dann
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sein. Die Gleichung 3 wird, abgesehen von dem praktisch unbrauchbaren Fall, bei dem sowohl die Basis b als auch der parallaktische Winkel ô und der Justierfehler µ'zugleich Null sind, erfüllt, wenn
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ist. Diese Gleichung entspricht der Gleichung 1, wenn ein Justierfehler berücksichtigt ist.
Die Auswertung der Messung auf Grund der Gleichung 4 liefert eine falsche Entfernung, wenn die Entfernungs-
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teilung der Anzeigevorrichtung in üblicher Weise unter Zugrundelegung der Gleichung 1 vorgesehen ist.
Wird der parallaktische Winkel 0 durch einen Winkel k. S ersetzt, dann verschwindet die Parallaxe A bei Veränderung der Basis b auf eine Basis b , die folgender Gleichung gehorcht :
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eine Gleichung 6, in welcher der Justierfehler 3'nichet auftritt.
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Macht man also zwei Messungen eines Zieles in der Entfernung e nacheinander mit den par- allaktischen Winkeln 3 und k. 3, dann ist die wirkliche Entfernung e der Differenz der beiden ermittelten
Basen bund bO proportional und frei von dem Einflusse des Justierfehlers 3', da man diesen Justier- fehler für beide Messungen als gleich annehmen kann.
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liehen breehenden Prismas mit der Ablenkung in einen der Strahlengänge oder Austausch eines Prismas mit der Ablenkung a gegen ein solches mit der Ablenkung k. 0 geschehen. Besonders einfache Verfahren ergeben sich, wenn man den Faktor k = 0l oder k = 0 wählt.
Im erstgenannten Falle, der durch Drehung eines in einem der Strahlengänge befindlichen Prismas mit der Ablenkung 3 um die optische Achse um 1800 verwirklicht werden kann, sind die absoluten Werte der parallaktisehen Winkel am Ziel bei beiden Messungen gleich. Im zweiten Falle ist der parallaktische Winkel bei der zweiten Messung gleich Null ; er kann durch Entfernen eines in einem der Strahlengänge vorhandenen Prismas mit der Ablenkung 0 oder in der Weise verwirklicht werden, dass bei der zweiten Messung durch dieses Prisma beide Strahlengänge beeinflusst werden.
Ein Einstandentferaungsmesser mit veränderlicher Basis und festem parallaktisehem Winkel am Ziel wird zur Ausübung des erstgenannten Verfahrens zweckmässig mit einem ablenkenden opti- schen System ausgestattet, welches in zwei Lagen so in einen der Abbildungsstrahlengänge geschaltet werden kann, dass es entgegengesetzt gleiche Ablenkungen der Abbildungsstrahlenbündel in der Mess- ebene bewirkt. Zur Ausübung des zweiten genannten Verfahrens empfiehlt es sich, das ablenkende
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Ablenkung des Abbildungsstrahlenbündels in der Messebene bewirkt, so zu bemessen, dass es gleichzeitig beide Abbildungsstrahlenbündel beeinflusst, wenn die Basis des Entfernungsmessers ungefähr Null beträgt.
Dies lässt sich in einfacher Weise mit einem Entfernungsmesser verwirklichen, der mit einem monokularen Fernrohr ausgestattet ist und dessen Strahleneintrittsöffnungen der oberen und der unteren Hälfte des Fernrohrobjektivs entsprechen, indem die beiden um 900 ablenkenden Systeme (z. B. Fünfeekprismen), die sich im allgemeinen immer an den Enden der Basis befinden, nur je die halbe Höhe des Fernrohrobjektivs haben und zur zweiten Messung gemeinsam übereinander hinter das in einem der Strahlengänge befindliche ablenkende optische System mit der Ablenkung Ï gebracht werden, welches seinerseits so bemessen ist, dass es der ganzen Höhe des Fernrohrobjektivs entspricht.
Bei einem derartigen Ausbau des Gerätes hat man dann bei der zweiten Messung einen Entfernungs- messer mit veränderlicher Basis vor sieh, dessen fester parallaktiseher Winkel am Ziel dem Justierfehler 3'entspricht. Da dieser Fehler stets verhältnismässig klein ist, genügt zur Vornahme der zweiten Messung eine so geringe Veränderung der Basis b gegenüber der Einstellung mit der Basis b = 0, dass die Strahlen, welche in die an den Enden der Basis befindlichen ablenkenden optischen Systeme eintreten, im wesentlichen das in unveränderter Lage befindliche System mit der Ablenkung 3 durch- setzen.
Bei einem Fernrohr, bei dem die Abbildungsstrahlen lediglich durch die eine Hälfte des Objektivs eintreten können, bedeckt das erzeugte Bild bekanntlich trotzdem die gesamte Fläche des Bildfeldes. Mit einem Entfernungsmesser, der nach der zuletzt beschriebenen Weise ausgebaut ist, würden deshalb Misehbilder von den beiden Abbildungsstrahlenbündeln erzeugt werden, die an sich die Messung von Entfernungen ermöglichen, indem die Basis b so lange verändert wird, bis die Mischbilder sich voll- kommen decken. Genaue Einstellungen sind jedoch recht schwierig und man zieht es deshalb vor,
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Austrittspupillen, die Anlass zu Messfehlern geben können.
Man ergänzt das Fer'1rohrsystem deö Ent- fernungsmessers zweckmässig durch ein Biprisma, dessen Dachkante auf einer Parallelen zur Messebene
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Winkel so gewählt sind, dass sieh die Austrittspupillen, die zu der oberen und der unteren Objektivhälfte gehören, teilweise überdecken, und ordnet in der Ebene dieser Austrittspupillen ei. e B ! e de an, deren
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Gesichtsfelde des Ferarohrs zwei durch eine scharfe Liuie, die Dachkante des Biprismas, getrennte
Teilbilder des Zieles zu sehen sind, deren Koinzidenz bei der Messung herbeigeführt wird.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt das erste Beispiel im Grundriss, Fig. 2 in einem Schnitt nach der Linie z der Fig. 1. Das zweite Beispiel ist in einer von der Seite des Objekts aus gesehenen Ansicht wiedergegeben. Beide Beispiele sind monokulare Entfernungsmesser mit veränderlicher Basis.
Der Entfernungsmesser des ersten Beispiels (Fig. 1 und 2) hat ein monokulares Fernrohr 1, dessen optische Teile ein Objektiv 2, eine Feldlinse. 3 und eine Augenlinse 4 sind und in dessen Okular eine Blende 5 so angebracht ist, dass die Blendenöffnung 6 ungefähr mit der Ebene der Austrittspupille zusammenfällt. Mit dem Fernrohr 1 sind ein Prismengehäuse 7 und eine Führungsschiene 8 fest ver- bunden. Das Prismengehäuse 7 enthält ein Dreieckprisma 9 und ein Fünfeekprisma 10, von denen das
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genannte nur die halbe Höhe hat und der oberen Objektivhälfte zugeordnet ist.
Am Prismengehäuse 7 ist ferner vor dem Fiinfeekprisma 10 in einem Stutzen 11 ein Glaskeil 12 so gefasst, dass seine breehende Kante die Hauptschnittebene des Prismas 70 rechtwinkelig kreuzt. Der GJaskeiI 12 eJltsprieht der Höhe nach wiederum dem ganzen Durchmesser des Objektivs 2. Die Führungsschiene 8 ist am unteren Teil des Prismengehäuses 7, u. zw. vom Beobachter am Fernrohr 1 aus gesehen, nach rechts herausragend angebracht und der Messebene parallel, die durch die Hauptsehnittebenen der Prismen 9 und 10 bestimmt ist. Auf der Führungsschiene 8, die mit einer Entfernungsteilung 7. 3 ausgestattet ist, ist ein Schlitten 14 verschiebbar.
Der Schlitten 14 trägt ein dem Prisma 10 gleichendes Fünfeekprisma 75 und ist mit einem Fenster 16 versehen, an dem sich ein Zeiger 17 befindet. Im Fernrohr 1 ist ein Biprisma 18 so angebracht, dass seine Dachkante 19 in der Fernrohrbiidebene liegt und seine Grundfläche dieser Ebene parallel ist. Die Dachkante 19 ist der Messebene parallel.
Der Nullstrieh dp, r Entfernungsteilung 13 fällt mit dem Zeiger 77 zusammen, wenn sich der
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prismen 10 und 15 decken. Die Grösse der Teilintervalle ist nach der Gleichung 6 unter Annahme des Wertes k = 0 bestimmt. Da jedes der Prismen 10 und 9 die eintretenden Abbildungsstrahlenbüsehel um 900 ablenkt, entspricht der Ablenkung der Strahlen durch den Glaskeil 7. 8 der feste parallaktische Winkel am Ziel, für den das Gerät eingerichtet ist.
Der oberen und der unteren Objektivhälfte, denen die Abbildungsstrahlen von je einem der Prismen 10 oder 15 zugeführt werden, sind zwei Austritts- pupillen zugeordnet, die durch Ablenkung der Abbildungsstrahlen mit Hilfe des Biprismas 18 so gegeneinander verlagert sind, dass sie sich teilweise überdecken. Die Blende 5 unterdrückt diese Austritts- pupillen für den Beobachter am Okular. soweit sie nicht zusammenfallen, wobei im Gesiehtsfelde eine scharfe waagreehte Linie, die Dachkante 19 des Prismas 18, sichtbar ist, welche die von beiden Objektivhälften entworfenen Bilder trennt.
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messen werden soll, dass der Beobachter beim Einblick in die Augenliuse 4 zwei übereinanderliegende Bilder dieses Gegenstandes sieht. Die Koinzidenz dieser Bilder wird durch Verschieben des Schlittens 74 nach rechts auf der Schiene 8 eingestellt und am Zeiger 17 der zur Koinzidenzstellung gehörende Entfernungswert auf der Teilung l) abgelesen. Alsdann wird der Schlitten 14 nach links verschoben, bis das Prisma 15 unter dem Prisma 10 und hinter dem Glaskeil 12 liegt.
Die Ablenkung des Glaskeiles 72 wirkt dann auf die Abbildungsstrahlenbündel, die in beide Prismen 10 und 15 eintreten, und die Koinzidenzstellung der im Fernrohr 1 erzeugten Bilder würde beim Zusammenfallen des Zeigers 17 mit dem Nullstrich der Teilung 13 vorhanden sein, wenn das Gerät von Justierfellern frei wäre. Sind solche Fehler vorhanden, ist eine weitere, meist verhältnismässig kleine Verschiebung des Schlittens 14 erforderlich, um die Koinzidenz herzustellen. Der dazugehörige Entfernungswert wird wiederum abgelesen. Die wahre Entfernung des gemessenen Gegenstandes ist gleich der Differenz der beiden abgelesenen Entfernungswerte. Würde beispielsweise die erste Ablesung 169 In und die zweite Ablesung -3m ergeben, dann wäre die unter Ausschaltung von Justierfehlern bestimmte wahre Eutfernung 172m.
Das zweite Ausfahrungsbeispiel (Fig. 3) unterscheidet sich vom ersten Beispiel dadurch, dass die Prismen 9 und 10 in voneinander getrennten Gehäusen 20 und 27 untergebracht sind. Das Prismengehäuse 21 ist als Schlitten ausgebildet und auf einer zweiten am Prismengehäuse 20 angebrachten Schiene 22 verschiebbar. Der Glaskeil 12 ist in einer drehbaren Fassung 23 befestigt, die mit einem
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Drehung auf 1800 begrenzt. In den beiden Grenzstellungen der Fassung 23 steht die brechende Kante des Glaskeils 12 senkrecht auf der Messebene. Die Schiene 8 trägt eine Entfernungsteilung 26, zu der
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gleicht und deren Nullstriche miteinander übereinstimmen. Zur Teilung 28 gehört ein am Prismengehäuse 21 vorgesehener Zeiger 29.
Im übrigen sind die beiden Ausführungsbeispiele gleich.
Die Bestimmung der Entfernung eines Gegenstandes unter Ausschaltung der Justierfehler erfolgt auch mit dem als zweites Ausführungsbeispiel gezeichneten Entfernungsmesser mit Hilfe einer
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Okular sichtbaren Bilder des Objekts in Koinzide ! lzstellurg sÍ1 : d. Nachdem man den zur Koinzide'z- stellung gehörenden Entfernungswert auf der Teilung 26 abgelesen hat, verschiebt man den Schlitten 14 nach links, bis der Zeiger 27 sieh mit dem Nullstrich der Teilung 26 deckt. Man verschiebt ferner das
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auf der Schiene 22 die Koinzidenzstellung der beiden im Gesichtsfeld des Fernrohrs 1 sichtbaren Objektbilder wiederum herbeigeführt und der dazugehörige Entfernungswert am Zeiger 29 auf der Teilung 28 abgelesen. Die fehlerfreie Entfernung des gemessenen Objekts ergibt sich aus Gleichung 6.
Diese Gleichung nimmt im vorliegenden Falle folgende Form an :
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wobei b1 und bs die beiden ermittelten Basislängen sind. Da infolge der Vertauschung der Lage der Prismen 10 und 15 bei den beiden Messungen der Riehtungssinn der ermittelten Basislängen einander entgegengesetzt ist, ist für k =- ! die zweite Basislänge negativ einzusetzen, so dass sich bei der Differenzbildung die Summe der absoluten Längen ergibt. Es ist selbstverständlich, dass man im allgemeinen die Intervalle der Teilungen 26 und 28 so bemessen wird, dass für die Entfernungsbestimmung lediglich eine Addition der beiden abgelesenen Werte nötig ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Unschädlichmachung der Justierfehler von Einstandentfernungsmessern mit veränderlicher Basis, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Entfernung mit einem bestimmten parallaktischen Winkel am Ziel vorgenommen und mit einem andern parallaktisehen Winkel wiederholt wird, wobei die fehlerfrei zu messende Entfernung der Differenz der Basislängen bei beiden Messungen proportional ist.