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Da nicht sämtliche Bestimmungsstücke der relativen Lage der Büschel, sondern nur drei voneinander unabhängige zu messen sind, brauchen auch nur drei Büschel der Messung zugänglich zu sein. Da ferner nach dem oben Gesagten das einfallende Büschel in der Mitte zwischen den beiden Büscheln eines Büschelpaares liegt, kann man ohne weiteres ein Teilbüschel durch jenes ersetzen und mit nur zwei der Messung zugänglichen, nicht dem gleichen Büschelpaare angehörigen Büschelll die Entfernung bestimmen.
Dass man bei Kenntnis der Zuordnung der Drehachsen zu den Büschelpaaren nur drei Büschel'braucht-mit Zuhilfenahme des einfallenden Büschels bzw. des Ortes der Lichtquelle sogar nur zwei, nicht dem gleichen Paar angehörige-ist von Wert, wenn der Raum am Beobachtungsort beschränkt ist und ferner, wenn infolge von Verschmelzung nicht sämtliche Büschel getrennt auftreten. Sind nur vier Büschel vorhanden, so ist die Unsicherheit darüber, welches Drehaehsenpaar in Betracht kommt, verschwunden, denn es gibt dann überhaupt nur zwei Drehachsen.
Füllt man den Tripelspiegel mit einem brechenden Mittel aus, das ausserdem von einet ebenen Durchgangsfläche begrenzt ist, z. B. mit einem Glastetraeder, das ihn aber auch vollständig ersetzen kann, so bleiben die Bedingungen der Entfernungsmessung nicht ganz ungeändert. Aber man hat gleichwohl bei Kenntnis der Konstruktion des Tetraeders in der Lage der austretenden Büschel genügend Bestimmungsstücke, um seine Orientierung gegen den
Beobachter zu bestimmen. Sehr einfach, und ähnlich wie im Falle des aus drei spiegelnden Ebenen zusammengesetzten Systems, des eigentlichen Tripelspiegels, gestalten sich die Bestimmungen, wenn das einfallende und die austretenden Büschel ungefähr senkrecht auf die Durehgangsnäche treffen.
Die Konvergenzwinkel, die dem Tripelspiegel entsprechen würden, ändern sich dann nur im Verhältnis des Brechungsexponenten des Tetraeders.
Die Orientierung des Tripelspiegels gegen den Beobachter wird, abweichend von der bisherigen Voraussetzung, meist nicht beliebig, sondern dem Beobachter ganz oder teilweise bekannt
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Entfernungsbestimmung einfacher gestalten können. Kann der Beobachter bzw. der Tripelspiegel sich nur in einer Ebene bewegen, in der der Tripelspiegel bzw. der Beobachter sich ebenfalls befindet, so lässt sich der Konvergenzwinkel eines Büschelpaares vollständig unabhängig machen von der Lage des einfallenden Büschels zum Tripelspiegel, so dass sich die Entfernung
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abhängen ; seine Projektion auf den Horizont aber wird vom Azimut unabhängig und nur von der Neigung der Drehachse zum Horizont abhängig sein.
Beim Tetraeder wird man zweckmässig die Durchgangsfläche senkrecht zur Bewegungsebene legen.
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Besser-u. zw. vor allem in bezug auf die Lichtstärke - ist die Kombination einer zur Bewegungsebene senkrechten und einer in ihr liegenden Drehachse. Wenn der Brechungsexponent und die Neigung der Durchgangsnächo zu der in der Bewegungsebene liegenden Drehachse bekannt sind, liefert nämlich das Verhältnis der Büschelabstände in sehr einfacher Weise den Einfallswinkel. Dabei ist es im Prinzip gleiehgiltig, ob die beiden Drehachsen zu demselben oder ob sie zu verschiedenen Tetraedern gehören.
Gehören sie dem gleichen Tetraeder an, so hat man den Vorzug, dass für die Bestimmung der Richtung die infolge ihrer Kleinheit schwer messbare Drehungsgrösse nicht bekannt zu sein braucht, während bei Benutzung zweier verschiedener Tetraeder das Verhältnis der Drehungsgrösse bekannt sein muss. Andererseits aber kann es wegen der Lichtstärke von Vorteil sein, zwei verschiedene Tetraeder zu benutzen, da man tin Zusammenlegen der Büschelpaare weniger beschränkt ist. Handelt es sich um solche Fälle, in denen das Tetraeder jederzeit willkürlich zu dem Beobachter orientiert werden kann, indem es z. B. von einer Person getragen wird, so kann man mit Hilfe einer Visiervorrichtung der Durchgangsfläche die einfachste Lage geben, nämlich diejenige senkrecht zum einfallenden Büschel.
Es tritt dann bei geringer Drehungsgrösse des Spiegels nur eine Divergenzsteigerung im Verhältnis des Brechungsexponenten des Tetraeders ein.
Bei Benutzung einer ausgedehnten Lichtfläche, wie sie von einem Linsensystem oder einem Reflektor, ja schon von dem Krater einer grösseren Bogenlampe dargeboten wird, sind die Büschel nicht scharf begrenzt, wenn auch die wirksamen Flächen des Tripelspiegels vollkommen eben
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zu allmählich ab.
Diese allmähliche Abnahme, die bereits aus der Annahme geradliniger Ausbreitung des Lichts folgt, kann man, wenn sich die Lichtquelle. wie gewöhnlich der Fall sein wird, am Be- obachtungsort befindet, dadurch vermeiden, dass man mit dem Spiegelsystem ein Sammelsystem verbindet, dessen Brennweite gleich der Entfernung des Spiegelsystems ist. Bei Benutzung eines Tetraeders besteht das Sammelsystem zweckmässig mit ihm aus einem Stück, d. h. die Durchgangsfläche des Tetraeders ist schwach konvex. Man erhält dann am Beobachtungsort-soviel Abbildungen der Lichtquelle, als Büschel vorhanden sind. Eine solche Verbesserung des Büschelquerschnitts kann nur da angewandt werden, wo die zu messenden Entfernungen von der Brennweite wenig abweichen, also z.
B. wenn der Tripelspiegel in Bewegung ist und der Beobachter ihm folgend, gerade die Entfernung gleich der Brennweite einzuhalten sucht. Die grössere Weichheit der Konturen und die wachsende Grösse des Querschnitts der Büschel würde ihm dann bereits andeuten, dass er nicht die verlangte Entfernung hat. Die Entscheidung, ob seine Entfernung zu grogs oder zu klein ist, würde ihm wiederum der Büschelabstand liefern.
Zu der geometrischen Verbreiterung des Büschelquerschnitts kommt weiter noch seine Ausdehnung durch die von der Begrenzung der Büschelaustrittsöffnungen bewirkte Diffraktion. Diese Beugungswirkungen lassen sich durch geeignete Mittel mildern, z. B. indem man in jener Hegrellzuna die gerade Linie vermeidet. Man mag zu diesem Zweck die Büschelfelder auf den < h'l Spiegelflächen abrunden, z. B. durch Zudecken oder Mattieren ihrer Randteile.
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Verfahren der Entfernungsmessung unanwendbar ; nicht aber annäherndes Zusammenfallen, z. B. Ineinandergreifen der Büschlquerschnitt am Beobachtungsort. Die drei brauchbaren Fälle,
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mit 0. l, 2 rechten Winkeln.
Ist nur ein Winkel ein rechter, sind also zwei Drehachsen, eine einfache und eine Doppel-
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Winkels über 900 und da meistens ein geringer Betrag der Drehungsgrösse erwünscht ist, sollen im folgenden die beiden Winkel wenig von 90 verschieden vorausgesetzt werden. Die beiden Achsen liegen dann näherungsweise in der dem rechten Winkel gegenüberliegenden 8piegelebelw.
Die beiden ('renzfälle bestehen darin, dass die beiden Drehachsen mit einer Spiegelkante zusammenfallen, also eine dreifache Achse vorhanden ist und andererseits, dass sie einen rechten Winkel
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Bei senkrechter Lage der beiden Drehachsen zueinander gestaltet sich die Entfernungsmessung besonders einfach. Legt man diejenige (einfache oder Doppel-) Drehachse, die ausserhalb des Spiegels liegt, senkrecht zur Bewegungsebene, so liegt die andere in der letzteren ; die der ersteren entsprechenden Büschel geben beim Tripelspiegel unmittelbar die Entfernung, beim Tetraeder, wie oben erwähnt, in einfacher Verbindung mit denen der anderen Drehachse.
Hat das Spiegelsystem eine dreifache Achse und liefert dementsprechend nur zwei Büschel, so wird man die Spiegelkante, die die Drehachse bildet, um möglichste Helligkeit zu erzielen, so legen, dass die durch den Spiegelmittelpunkt gebende Würfeldiagonale in die Bewegungsebene fällt.
Hat man ein Tetraeder mit dreifacher Drehachse, so legt man am einfachsten die Durchgangsfläche senkrecht zur Bewegungsebene und auch zur Projektion der die Drehachse bildenden Kante auf diese Ebene. Bei dieser Anordnung ist die Entfernung des Tetraeders und der Winkel, den das einfallende Büschel mit der Durchgangsfläche bildet, leicht aus zwei gemessenen Grössen, z. B. dem Büschelabstand und der Neigung zwischen Büschelebene und Bewegungsebene, zu bestimmen. Solange das einfallende Büschel ungefähr senkrecht auf die Durchgangsfläche trifft, genügt wieder näherungsweise eine der Messungen, nämlich der Büschelabstand oder seine Projektion auf die Bewegungsebene.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung zum Be- stimmen von Entfernungen, ausserdem den Gang der Lichtstrahlen zwischen den beiden Haupt- teilen dieser Eihrichtung, wie er sich unter besonders einfachen Umständen ergibt. Als Objekt der Entfernungsmesslmg dient ein Glastetraeder a (Fig. 1 und 2), dessen Ein-und Austritts- fläche zur Würfeldiagonale senkrecht steht. Von den drei Spiegelwinkeln sind zwei rechte, so dass nur eine einzige (dreifache) Drehachse vorhanden ist, die in der Spiegelkante mit nicht- rechtem Winkel liegt. Dieser Kantenwinkel ist kleiner als 900, aber nur um einen geringen Betrag S.
Kennt man noch diesen und den Brechungsexponenten. so sind alle Konstruktionskonstanten des Tetraeders bekannt. In Fig. 1 sind statt der Kantenwinkel die gegenüberliegenden Seiten- winkel eingetragen, die ihnen im vorliegenden Falle gleich sind. Die drei Ecken des Tetraeders an der Ein-und Austrittsfläche sind durch ebene Schnitte abgestumpft, die senkrecht zu dieser
Fläche liegen und ihr die Form eines regelmässigen Sechsecks geben.
Über die Lage des Tetraeders zum Horizont geben die Fig. 1 und 2 ebenfalls Aufschluss, indem Fig. 1 es im Aufriss und Fig. 2 im Grundriss darstellt. Hienach liegt die Ein-und Austrittsfläche senkrecht, die Würfeldiagonale also wagerecht. Die Spiegelkante mit dem Kantenwinkel 900 - i), die als Drehachse wirkt, liegt über der Würfeldiagonale in derselben senkrechten Ebene. Nimmt man ferner an, dass die Lichtquelle in der Würfeldiagonale liegt. so ist auch die Orientierung des Tetraeders gegen die Lichtquelle vollständig gegeben.
In Fig. 2 ist ausser dem Grundriss des Tetraeders auch in einem wagerechten Schnitt die Beleuchtungsvorrichtung dargestellt, die sich in Wirklichkeit in grosser Entfernung vom Tetraeder befindet, Sie besteht aus einem parabolischen Spiegel b, der mit seiner Achse in die Würfeldiagonale gelegt ist und aus einer punktförmigen Lichtquelle im Brennpunkt des Paraboloids. Die Durchmesser des Tetraeders a und des Spiegels b sind so gewählt, dass das von der Beleuchtungvorrichtung erzeugte Büschel von der Würfcldiagonale parallelen Strahlen beim Eintritt in das Tetraeder dessen sechseckige Öffnung vollständig ausfüllt.
Die linke und die rechte Hälfte dieses Büschels sind in Fig. 2 durch verschiedenartige Punktierung der Strahlen unterschieden, während das in der senkrechten Aelu ; l'nebene ausgesandte el) ene Elelllentarbüschel durch einen voll ausgezogenen Struhl gekennzeichnet ist.
An dem sechskantigen Büschel, das in das Tetraeders eintritt, könnte man bereits sechs verschiedene Teilbüschel unterscheiden, von denen jedes die drei Spiegelflächen in anderer Reihenfolge trifft. In diese sechs Teilbüschel wird das Gesamtbüschel durch drei Ebenen zerlegt, die sich in der Würfeldiagonale schneiden. Ihre Spuren auf der Ein- und Austrittsfläche des Tetraeders fallen mit den im Aufriss (Fig. 1) in das Tetraeder eingetragenen Linien zusammen, von denen die gestrichelten die Spiegelkanten und die im eigentlichen Sinne punktierte deren Bilder vorstellen. Danach setzt sich der Querschnitt des eintretenden Gesamtbüschels aus sechs viereckigen Teilquerschnitten zusammen, wie in Fig. 3 dargestellt.
Bis zum Wiederaustritt aus dem Tetraeder haben die Teilbüschel eine gegenseitige Lage erreicht, die durch den Querschnitt in Fig. 4 dargestellt ist. Die einander entsprechenden Teile des Eintrittsquerschnitts (Fig. 3) und des Austritts- querschnittes (Fig 4) sind durch übereinstimmende Schraffierung kenntlich gemacht. Dabei ist ersichtlich, dass die durch die rechte Hälfte der öffnung des Tetraeders eingetretenen Teil- büschel durch die linke Hälfte wieder austreten und umgekehrt, wie auch schon in Fig. 2 angedeutet.
Der einzigen, veil dreifachen Drehachse des Tetraeders entspricht eine Gruppierung der
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fache Teilbüschel. Von den drei erwähnten Trennungsebenen ist die senkrechte, weil die Drehachse enthaltend, für die Gruppierung massgebend. Die je rechts und links von ihr eintretenden
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stellung das scheinbare Aufleuchten und Erlöschen des Lichtes stattfindet. Im vorliegenden Fall, wo die beiden dreifachen Teilbüschel sich kreuzen, sind-wie in den Fig. 2 und 5 angedeutetdie beiden Aussenränder dei Büschelquerschnitte für den Büschelabstand B massgebend, weil
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Abstand, den die Büschel am Tetraeder haben, noch hinzurechnet.
Aus dem Bisherigen geht hervor, dass im allgemeinen aus den Messungen, die erforderlich sind, um die Entfernung des Tripelspiegels zu bestimmen, auch noch seine Orientierung gegen den Beobachter festgestellt werden kann. So lässt sich mit der Entfernungsbestimmung eine
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bekannt, so ergibt sich aus solcher doppelten Bestimmung ohne Hilfe des Kompasses die Lage des Beobachtungsortes. Umgekehrt kann man unter denselben Voraussetzungen die Orientierung des Tripelspiegels gegen den Beobachter unter Benutzung des Kompasses gewinnen und aus ihr und den an Zahl entsprechend verminderten Büschelbeobachtungen die Entfernung des Tripelspiegels bestimmen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Messen von Entfernungen jnit einem Tripelspiegpl am Ziel und einer Lichtquelle am Beobachtungeort, dadurch gekennzeichnet, dass der Tripelspiegel (oder das ent sprechend Tetraeder) kein Zentralspiegel ist, damit dem in den Tripelspiegel oder das Tetraeder einfallenden Büschel mehrere 3custretende Teilbüsehel entsprechen und sich aus mindestens einem am Beobachtungsort gemessenen Abstand zwischen den zurückkehrenden Teilbüscheln oder zwischen diesen und dem einfallenden Büschel in Verbindung mit einer oder mehreren Konstanten des Tripelspiegels bzw. Teh'aeders dessen Entfernung ergibt, ohne dass ein Ent- fernungsmesser erforderlich ist.