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Entfernungsmesser.
Die Erfindung betrifft einen verbesserten Entfernungsmesser (Telemeter) mit feststehender Basis, mittelst welehem man imstande ist, durch einfache Beobachtung einer einzigen Stelle
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welcher von dem Beobachter leicht erkennbar ist, bestimmen zu können.
Der Entfernungsmesser nach vorliegender Erfindung besteht aus :
1. Einem teleskopischen System, das aus zwei getrennten Fernrohren sich zusammensetzt, deren mit Prisma versehene Objektive, die in stets gleichbleibenden oder in unvariablen Ent- fernungen angeordnet sind, welche die Basis oder Grundfäehe des Entfernungsmessers bilden, unter Vermittlung eines Systems von Prismen zur Umkehr oder Geradrichtung zwei verschiedener Bilder des beobach teten oder visierten Gegenstandes ergeben, wobei die betreffenden Bilder in der oberen und der unteren Hälfte. des Feldes eines Okulars sichtbar werden.
2. Einem optischen Mcsssystem für die Entfernung, die zwischen den beiden, auf diese Weise in den beiden Hälften des Okularfeldes beobachteten Bildern vorhanden ist; und zwar kann aus dem Abstand zwischen den betreffenden Bildern - welcher Abstand um so grösser ist. je entfernter der beobachtete Gegenstand ist - die Entfernung des visierten oder beobachteten
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graphisches Cosinusmikrometer genannt, und zwar uf Grund der kennzeichnenden Eigen- schaften dieser Vorrichtung, die später noch erläutert werden.
3. Einer Rektifizier- oder Korrigiervorrichtung für die Stellung der Prismen der Objektive mit Bezug auf das aus Bildumkehrprismen bestehende System und auf das Okula. r. Diese xr genanen Einstellung bestimmte Rektifizier- oder Korrigiervorrichtung, die im wesentlichen optischer Natur ist. ermöglicht, die. Elemente oder Hauptteile des Entfernungsmessers sehnell in ihre ursprüngliche Stellung zurückzubringen, und zwar in die Lage, in welcher sich die be- @reffenden Teile beim ursprünglichen Eichen oder Graduieren des Instrumentes befanden.
Diese Einrichtung gestattet, alle Übelstände oder Ungenauigkeiten zu beseitigen, welche durch die
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Die Fig. 7, 8 und 9 stellen einen Gegenstand und die Bilder dessclben dar, die in einem EntfernungsmesserunterzweiverschiedenenBedingungendesVisierensbeobachtetwerden.
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Die Fig. 18 bis 22 ve@anschaulichen die Skalen oder Gradteilungen des Mikrometers während der verschiedenen Messperioden.
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Hrnndung verwendet wird.
Die Fig. 24 zeigt im senkrechten Schnitt eine Ausführungsform des genannten Ablenkungs- prisma sowie seine Einfassung.
Die Fig. 25 und 26 veranschaulichen im Längsschnitt und in einer Endansicht den mittleren Teil des Entfernungsmessers.
Die Fig. 27 stellt im senkrechten Schnitt das Okular und das aus Prismen zum Geradrichten des Bildes bestehende System dar.
Die schaubildliche Fig. 28 soll zur Erklärung des theoretischen Prinzips, das der Rektifizieroder Korrigiervorrichtung zugrundeliegt, dienen.
Die Fig. 29 ist eine Hinteransicht zur Veranschaulichung des Prismas zum Geradrichten des Bildes sowie der Hilfsprismen der Rektifizier-oder Korrigiereinricbtung.
Die Fig. 30 bis 32 zeigen im Längsschnitt in Hinter-und in Vorderansicht den Hauptteil des Entfernungsmessers mit der Rektifizier- oder Korrigiervorrichtung.
Die Fig. 33 und 34 zeigen das Feld des Okulars vor und nach der Rektifizierung, d. h. der Korrektion oder dem Nachstellen des Apparates.
T e l e s k o p i s c h e s S y s t e m. Das teleskopische System ist in einer Einfassung ein-
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Es werden die Rippen 1 in passenden Zwischenräumen durch Ringe 2 miteinander verbunden, deren mittlere dazu dienen können, das Instrument auf einen geeigneten Ständer aufzubringen,
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findlichen Ringe dazu bestimmt sind, die Einfassungen der mit Prisma versehenen Objektive aufzunehmen.
Die Höhe der Rippen 1, deren Querschnitt vorzugsweise T-oder U-förmig ist, verringert sich allmählich nach den Enden der Einfassungen zu, zu dem Zwecke, annähernd einen Körper gleicher Biegungsfestigkeit in sämtlichen Querschnitten zu erhalten. Der KÖrp ('1 des Entfernungsmessers wird ausserdem durch eine äussere Röhre 4 geschützt, die aus irgend einem geeigneten Material besteht und dazu bestimmt ist, die Gleichmässigkeit der Temperatur der den eigentlichen Körper des Entfernungsmessers umgebenden Luft zu sichern, um jede ungleich- förmige Vergrösserung oder Dilatation des Körpers des Entfernungsmessers zu verhindern.
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das eine totale Reflexion herbeiführt, und zwar besitzen infolgedessen die betreffenden Prismen mit Bezug juf ihre Grundfläche die Gestalt eines rechtwinkeligen Dreieckes. Diese Prismen J, C. deren Entfernung die Basis oder Grundlinie des Entfernungsmessers darstellt, senden die durch die eine ihrer Katheten eintretenden und durch die andere kathete austretenden Strahlen durch
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strahlen werden ferner von einem auf Prismen zum Gcradrichten des Bildes bestehenden System aufgefangen, das diese Lichtstrahlen in das Okular 9 hineinsendet.
Das System der Prismen zum Geradrichten der Bilder besteht aus zwei Prismen mit totales Reflexion 10, 11, die zueinander gekreuzt und mittels einer ihrer Katheten auf die untere Hälfte der Hypothenuse eines dritten Prismas mit totaler Reflexion 12 (Fig. 2 bis 6) aufgekittet sind.
Dieses Prismensystem ist im mittleren Teil des Gehäuses 3 aufgestellt, so dass die freien Katheten
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und dass der Punkt Y, der den Hypotenusen der beiden Prismen 10, 11 gemeinsam ist, auf der Aclse. V-X (Fig. 4) zu liegen kommt. Die Lage des aus den Teilen 10, 11, 12 bestehenden Komplexes ist schliesslich durch die Bedingungen bestimmt, dass die Hypotenuse des Prismas 12 parallel zu den Einfallflächen der Prismen 5,6 liegen soll.
Die optische Achse des Okulars 9 kommt dann so zu liegen, dass sie zu der Hypotenuse des Prismas 12 senkrecht ist und durch den Mittelpunkt des oberen freien Teiles der betreffenden Hypotenuse (Fig. 1, 25 bis 26) hindurchgeht.
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jeden Prismas 10, 11 einzig nur von der Hälfte der Strahlen getroffen wird, die von jedem Objektive 7 bzw. 8 herrühren.
Beobachtet man einen beliebigen Gegenstand beispielsweise denjenigen 13, 7-7, der aus Fig. 7 ersichtlich ist, so wird sich ergeben, dass das umgekehrte Bild dieses Gegenstandes, das von der Linse 7 entworfen und von dem Prisma 5 invertiert oder gerade gerichtet wird, wie in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet, auf der freien Einfallfläche der Prismas 10 entsteht.
Auf Grund der beschränkten Höhe dieser freien Fläche bleibt nur der obere Teil 13a des Bildes (der mit vollen ausgezogenen Linien angedeutet ist) in der freien Fläche des Prismas 10 enthalten Dieses Bild, welches der Reihe nach bei 13'\ 13c, 13d auf der Hypotenuse von 10 und auf den Katheten von 12 reflektiert ist, wird schliesslich in aufgerichteter Stellung bei 13e auf dem oberen freien Teil der Austrittll che des Prismas 12 wiedergegeben.
In ähnlicher Weise
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wird das umgekehrte Bild des Gegenstandes 13, das von der Linie 8 entworfen und durch das Prisma 6 invertiert oder gerade gerichtet wird, wie in Fig. 6 teilweise mit vollen ausgezogene Linien und teilweise mit strich punktierten angedeutet, auf der freien Einfallfläche des prismas 11 wiedergegeben. Wegen der Höhe und der Stellung der letztgenannten Fläche wird nur ein Teil
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14 und 14d reflektiert, wird nun bei 14e in gerade gerichteter Stellung auf dem unteren freien Teil der Auatrittanäche des Prismas 12 wiedergegeben sein.
Hieraus ergibt sich, dass, wenn die Bilder, die von den beiden Objektiven 7 und 8 entworfen werden, auf ein und derselben Brenn punktebene entstehen und diese Brennpunktebene mit derjenigen des Okulars 9 übereinstimmt, in welchem sich das Fadenkreuz 9 (Fig. 25 und 27) befindet, in dem Okularfeld (Fig. 8) das Bild 13e, 14e des Gegenstandes 13, 14 sichtbar wird, wobei dieses Bild genau wieder hergestellt ist, trotzdem sein oberer Teil 13e durch das Objektiv 7, der untere Teil 14e desselben dagegen durch das Objektiv 8 hervorgerufen wird.
Es ist zu bemerken, dass, um in dem Okularfeld die genaue Wiederherstellung des Bildes 13e, 14e beobachten zu können, es sich empfiehlt, ausserhalb des Okulars einen sehr dünnen, aus Lamellen oder Platten bestehenden Sektor 15 (Fig. 1, 25, 27 anzuordnen, der horizontal liegt, die optische Achse des Okulars enthält und sich von diesem ab bis zu der freien Austrittsfläche des Prismas 12 erstreckt, das von diesem Sektor genau in zwei gleiche Teile zertrennt wird.
Es ist jedoch zu bemerken, dass die genaue Rekonstruktion oder Wiederherstellung der beiden Bilder 13e, l4e zu einem einzigen Bild, wie dieses durch Fig. 8 veranschaulicht ist. nur dann geschieht, falls die Stellung der Prismen 5, 6 ein für allemal festgelegt ist, wenn der beobachtete
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In jedem anderen Falle dagegen stellen die Bilder 13e, 14e, die von den beiden Objektiven entworfen sind, ein gebrochenes oder uneinheitliches Bild dar, wi (dasselbe aus Fig. 9 zu ersehen ist, d.
h., wenn man das Bild 13e in Übereinstimmung mit den senkrechten Lagen des Fadenkreuzes bringt, so weicht das Bild 14e von dem ersteren um einen Betrag ab, der direkt proportional ist zu dem Abstande der beiden Prismen 5 und 6 (die die Basis oder Grundlinie des Entfernungs- messers darstellen) untereinander, dagegen umgekehrt proportional mit Bezug auf die Ent-
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oder auch von beiden Objektiven 7,8 auf einmal herrühren, Organe oder Vorrichtungen einschaltet, die imstande sind, eine geeignete Ablenkung der Lichtstrahlen selbst herbeizuführen. Die.
Ent- fernung des Gegenstandes wird folgeriehtig von der Entfernung oder Verstellung abgeleitet, die dem einen der Prismen 5,6 gegeben wird oder es wird diese Entfernung auch von den Kon- stanten der Able. nknngsvorrichtungenaltgeleitet, die m den Wegder Lichtstrahlen gebracht werden.
0 p t i se h c M e ss v o r r i c h t u n g. Bei dem Entfernungsmesser bedient man sich zum Messen einer besonderen Einrichtung, die irnsbmde ist, eine passende Ablenkung der Lichtstrablen herbeizuführen, die von dem einen der Objektive herkommt, und zwar ist diese Einrichtung. die als graphisches Cosinusmikrometer bezeichnet wird, auf die nachstehenden Prinzipien begründet :
Es ist bekannt, dass ein Prisma 16 (Fig. 10) einen Lichtstrahl 17 (der, wie angenommen wird.
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in Fig. 11 um eine Achse, die senkrecht ist zu der Ebene, die den Brechungswinkel halbiert, so dreht sich der gebrochene Lichtstrahl 17a ebenfalls in derselben Richtung und um denselben Winkel und, falls der Schirm 18 parallel ist zu der benannten halbierenden Ebene, so beschreibt der Schnittpunkt 17b einen Kreisbogen, dessen Mittelpunkt sich im Punkte 19 befindet. Wird
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in einer Entfernung von 60 Hektometern oder in einer solchen von 30 Hektometern befindet.
Ea ist jetzt darauf hinzuweisen, dass es in der Praxis nicht immer möglich ist, einen Gegenstand zu beobachten oder zu visieren, der eine gewisse Grösse der Höhe nach besitzt, wie dies
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des Prismas 12 heraustritt, der entsprechende Lichtstrahl 37, der von demselben Punkte durch das Objektiv 7 hindurchgeht, die Verlängerung der Einfalls- oder Eintrittsfläche des Prismas 10 im Punkte 37a tre@en würde und da letztere Fläche einzig nur auf dem unteren Teil des Lichtkegels begrenzt ist, der von dem Objektiv 7 herkommt, so würde der Fall eintreten, dass man in dem oberen Teil des Okularfeldcs nur einen Teil des ai-hou sehr kleinen Bildes sehen würde und somit ein richtiges Ablesen nicht ausführen könnte.
Um diesem Übelstande abzuhelfen, wird nun auf dem Weg der Lichtstrahlen, die von dem Objektiv 7 herrühren, ein Prisma 38 ein- geschaltet, dan bewirkt, dass der Lichtstrahl 37 nach 37b abgelenkt wird und es wird dann dieser abgelenkte Lichtstrahl die Fläche von 10 im Punkte 37c treffen und schliesslich im Punkte 37d
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des Okuhufeldes das ganze'Bild des beobachteten Punktes wahrnehmen. Die Messung der Entfernung geschieht in diesem Falle, indem man die beiden Bilder des beobachteten Gegenstandes mit dem senkrechten Faden dos Fadenkreuzes in Übereinstimmung bringt.
Es ist immer vorzuziehen, wenn es möglich ist, einen Gegenstand zu beobachten, der eine gewisse Grösse der Höhe nach aufweist. In diesem Falle entfernt man das Prisma 38 und da in dieses der Brennpunkt des Objektives 7 fällt, so setzt man an seine Stelle ein Glas 39 mit plan- parallelen Flächen, welches ohne die Achse der Strahlen abzulenken, den Brennpunkt in derselben lotrechten Ebene hält.
Zu diesem Zwecke sind sowohl das Prisma, wie das Glas mit planparallelen Flächen im rechten Winkel in einer Einfassung 40 (Fig. 24, 25) montiert, die mit einer Welle oder einem Zapfen 41 verbunden ist, der parallel zu der Achse des Okulars angeordnet, und Ho aufgestellt ist. dass er in einer Muffe 42 drehbar ist, die an der Grundplatte 26 befestigt ist und von aussen durch einen Knopf 43 in Umdrehung gesetzt werden kann. Dreht man nun letzteren Knopf 43, so kann man leicht entweder das Prisma 38 oder das Glas 39 in die gewünsehte Lage bringen.
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8enkre :'ht zu der Achse, X-X ist, gar keine Verzerrung der Bilder erfolgt.
Wird hingegen das Glas J9 leicht mit Bezug auf die Achse X-X geneigt, so wird dadurch, wie leicht zu ersehen ist, ein grösserer Teil des vom Objektiv 7 kommenden Bildes im Okularfeld sk-hthar. Diese Tatsache kann sehr nützlich sein, um das Visieren des Gegenstandes zu erleichtern,
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nicht gen'iu senkrecht halben, sondern man wird dasselbe leicht neigen, indem man den Knopf 43 dreht, bis das gewünschte Resultat zustande kommt.
R e k t i f i z i e r- o d e r K o r r i g i e r v o r r i c h t u n g. Trotzdem, wie bereits erwähnt, die Einfassung oder dem Gehäuse des Instrumentes eine besondere Gestalt gegeben wird und dieses
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veränderung schädliche Einflüsse auf das Instrument aus und zwar insbesondere dadurch, dass sie eine Biegung des Körpers des Entfernungsmessers in der wagrech ten Ebene, die die Achse Y-A' enthält, verursacht, wodurch eine Drehung der Prismen 5 und 6 um eine Achse, die parallel ihrer Brechkante ist, erfolgt. Nun bezweckt die im nachfolgenden erläuterte Rektifizier-oder Korrigier- vurridltung, gerade die Prismen 5, 6, die eine unerwünschte Lagenvoränderung erfahren haben, in die Stellung, die sie bei der Eichung des Instrumentes hatten, zurückzubringen.
Die Rektifizier-
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genommen wird.
Auf den Grundflächen der Prismen 44. 45, und zwar in der Nähe ihrer unteren und oberen Bänder sind Skalen 44b, 45b eingraviert (s. die Fig. 29, die in Rückansicht den ganzen aus den Prismen 10, M, 12, 44 und 45 bestehenden Komplex veranschaulicht).
Des weiteren ist sowohl die obere, wie auch die untere Hälfte der Einfalls-oder Eintrittsfläche der Prismen 5 und 6 versilbert, wie dies in'den Fig. 32 und 28 schraffiert angedeutet ist.
Hierdurch entsteht offensichtlich kein Hindernis hinsichtlich der Beobachtung der Bilder durch das bereits beschriebene teleskopische System ; denn es bleibt der untere bzw. der obere Teil der E nfalls-oder Eintrittsfläche der Prismen 5,6 des Systemes zur Geradrichtung des Bildeswelche Einfalls-oder Eintrittsfläche den Prismen 10 und 11 entspricht - vollkommen frei.
Wird nun angenommen, dass auf der Grundfläche des Prismas 45 in der Nähe seines oberen Randes (Fig. 28) beispielsweise ein Punkt 46 aufgezeichnet ist und dass die betreffende Fläche
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In den Fig. 30, 31, 32, die eine konstruktive Ausführungsform des neuen Entfernungsmessers veranschaulichen, sind die Objektive 7, 8, ferner ihle Prismen 5, 6 und das aus Prismen zum Geraderichten des Bildes bestehende System zusammen mit den Prismen 44, 45 dargestellt worden, d. h. es sind dort die einzelnen Teile gezeichnet, die augenblicklich in Betracht kommen.
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Skalen 44b und 45b beobachtet werden kann. Ist die beobachtete Lage diejenige, die durch Fig. 33 veranschaulicht ist, so befindet sich das Instrument in Ordnung ; denn die betreffenden beiden Bilder müssen während des Messvorganges die bezügliche Stellung einnchmen.
Nimmt man jedoch vor der Vornahme des Messens wahr, dass die Bilder der Skalen, beispielsweise wie in Fig. 4 an-
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des Körpers des Entfernungsmessers in der horizontalen Ebene, welche die Achse X-X enthält stattgefunden hat. Es ist somit nötig, diese Biegung oder Krümmung vor dem Messen zu beseitigen.
Um dieses zu erzielen, kann man sich irgend einer geeigneten Vorrichtung bedienen, beispiels-
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gelassen ist und sich drehen, jedoch längs ihrer Achse nicht gleiten kann, dient dazu, um kleine Biegungen des Körpers des Entfernungsmessers zu verursachen, indem man diese Schraube in einem oder anderem Drehsinn bewegt. Hierdurch ist man in der Lage, die Biegungen oder Krümmungen zu beseitigen, die auf Grund der Temperaturveränderungen entstehen, und zwar
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Naturgemäss kann die bes@hriebene Rektifizier- oder Korrigiervorrichtung verschiedene Abänderungen erfahren, ohne dass der Rahmen vorliegender Erfindung verlassen wird. So z. B. können die Prismen 44, 45, um der Bedingung zu entsprechen, dass ihre Skalen 44b, 45b sieh in einer Entfernung von den Linsen 7, s befinden die gleich ist dem Brennpunktabstandtrotzdem die Abmessungen dieser Prismen innerhalb vernünftiger Grenzen liegen-doppelt
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