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Entfernungsmesser.
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gestattet, wie im Stammpatente Nr. 48357 angegeben ist und hat verschiedene Verbesserungen an solchen Entfernungsmessern zum Gegenstand. Diese Verbesserungen bestehen : a) in der vollkommeneren Ausbildung der beiden Halbbilder im Okularfeld ; b) bei dem Träger der optischen Teile, der als Körper von gleichem Biegungwiderstand ausgeführt ist, die Anwendung eines Aufhängungssystemes im äusseren Rohr, welches die Über- tagung der von den Deformationen des letzteren herrührenden Beanspruchungen verhindert ; c) in einem System der Beobachtung der Verschiebungen der optischen Achse und in optischen Korrektionseinrichtungen für diese Verschiebungen, welche die zu diesem Zweck dienende mechanische Vorrichtung des Stammpatentes ersetzen sollen ;
d) in einer mikrometrischen Messvorrichtung, bei welcher zwei Prismen sich in einer zu ihrer brechenden Kante senkrechten Ebene verschieben, statt in einer durch diese Kante gehenden Ebene ; e) in einer optischen Einrichtung, welche auch die Entfernung von Gegenständen von geringer Höhe zu bestimmen gestattet.
Dementsprechend sollen im nachfolgenden nur diese Verbesserungen beschrieben und hinsichtlich der Gesamtkonstruktion des Gerätes auf das Stammpatent verwiesen werden.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 das Gesichtsfeld des Okulars, Fig. 2 zeigt perspektivisch die Prismen des Vmkehrungssatzes, Fig. 3 veranschaulicht die Wirkung eines Prismas, das nach der Erfindung gegen den Lichtstrahl verstellbar ist. Fig. 4 und 5 zeigen im Querschnitt zwei bzw. drei gemäss der Erfindung angeordnete Prismen. Fig. 6 zeigt schematisch im Aufriss die optische Gesamtanordnung. Fig. 7 zeigt den Entfernungsmesser im Längsschnitt, Fig. 8 zeigt im Aufriss eines der Ubjektivprismen des gegenwärtigen Entfernungsmessels. Fig. 9 und 10 zeigen das Gesichtsfeld des Okulars bei zwei verschiedenen Stellungen. Fig. 11 zeigt den Entfernungs- messer von hinten gesehen, bei durchschnittenem Mantel, Fig. 12 zeigt denselben von vorne gesehen.
Fig. 13 zeigt die Hälfte des Querschnittes des Entfernungsmessers nach der Linie 13-13 der Fig. 11.
Es zeigt sich in der Praxis, dass die Bilder 1, 2 gleichzeitig auch bei 3, 4 (Fig. 1), aber blasser erscheinen, selbst wenn man die Bildscheidewand J (Fig. 2), den Sektor, der im Stammpatente in Fig. l und 27 dargestellt ist, verwendet. Diese Erscheinung erschwert das Einspielenlassen der beiden Halbbilder 1, 2 auf dieselbe Lotrechte, weil sich in der Verlängerung jedes demselben bereits das entsprechende Halbbild befindet, und wird dadurch beseitigt, dass man das Prisma 6 des Umkehrungssatzes aus zwei Teilen zusammensetzt, die nach der Ebene 7 zusammengekittet sind. welche Ebene parallel zur Austrittsebene des Prismas ist und durch den Schnitt der Bild- Scheidewand j mit der oberen Kathetenebene des Prismas 6 geht.
Diese Teilung des Prismas 6 wirkt ebenso wie eine Fortsetzung der Bildscheidewand durch das Innere des Prismas hinsichtlich a Der Strahlen, die von den Prismen 8, 9 in der Nine der Trennungsebene der letzteren herkommen, denn die oohnittlinic 6b der Trennungsebene der beiden Teile des Prismas 6 mit der Katheten-
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eines dieser Prismen gehender Lichtstrahl im Innern des Prismas 6 eine zweimalige Brechung auf der'einen oder auf der anderen Seite de Trennungsnäche erfahren. Ein schräg aus den Prismen 8, 9 austretender Lichtstrahl kann die blassen Bilder 3, 4 nicht hervorrufen, weil er die erwähnte Trennunganäehe durohdrnn ssmsste, woran ihn die Reflexion hindert.
Es wird so die Schärfe der Bildei jf, 2 und das Verlotteren der Bilder 3,4 erreicht.
Der wichtigste Teil der vorliegenden Erfindung betrifft das Messsystem.
Das Messsystem besteht nach der Erfindung im allgemeinen aus zwei Prismen, deren zueinander parallele, brechende Kanten auf derselben Seite liegen (Fig. 5), und zwischen welche ein'drittes Prisma mit nach der entgegengesetzten Seite gerichteter brechender Kante eingepetzt
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Hauptstrahl senkrechten Ebene drehen, können (Fig. 14 des Stammpatentes) die Prismen nach der Erdindung sic in einer zur brechenden Kante senkrechten Ebene drehen (also in einer Ebene, die auf der Drehungsachse nach dem Stammpatent senkrecht steht), so dass sie sich fächerartig auseinanderdrehen.
Dieses Messsystem hat folgende theoretische Grundlagen : Der durch das Prisma (siehe Fig. 3) gehende Lichtstrahl R wird nach RI abgelenkt, Dreht man nun das Prisma in der drehungsebene nach rechts oder links, in die punktiert angegebene Stellung p, so wird der Lichtstrahl st,rker abgelenkt, nämlich nach r. Setzt man die Drehung des Prismas fort, so wird die Ablenkung des Lichtstrahles mit dem Drehungswinkel des Prismas wachsen, und zwar in stärkerem Masse fds) etzterer. derart, dass gleiche aufeinanderfolgende Drehungen des Prismas wachsende Ablenkungen das Lichtstrahles hervorrufen.
Das hier massgebende Gesetz bedarf keiner näheren Erörteung
Ein solches in der Brechungsebene sich drehendes Prisma, welches den dasselbe durchsetzenden Lichtstrahl ablenkt, stellt ein neues optisches Messmittel dar.
Ein einzelnes Prisma genügt aber nicht, ein Messsystem zu bilden, und zwar nicht nur wegen der Färbung der Bilder, sondern hauptsächlich wegen der Verzerrung derselben, welche die Details zu Rohr ändert und selbst verlöscht. Dieser Verzerrung beugt man durch die oben erwähnte Ver- bindung zweier gleicher Prismen voi, die in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden können (Fig. 4), indem die von dem sich nach rechts drehenden Prisma herrührende Verzerrung von der entgegengesetzten aber gleich grossen Verzerrung aufgehoben wird, die von dem sich nach links drehenden Prisma herrührt. Das Messsystem nimmt dann die in Fig. 4 gezeichnete Gestalt an.
Man muss aber auch noch die nachteiligen Wirkungen der Zerstreuung beseitigen. Dies kann ges hehen, indem man sich zweier achromatischer Prismen bedient oder zwischen die beiden becnh'hen Prismen ein drittes feststehendes Prisma N (siehe Fig. 5), das Achromatisierungsprisma genannt werden soll, einschaltet. Der brechende Winkel des letzteren kann doppelt so gross sein. wie jener der beweglichen Prismen. Das System von drei Prismen stellt, wenn sich die beiden heweglichen Prismen in Schlussstellung befinden, ein Glasstück mit planparallelen Flächen dar. Man könnte den beweglichen Prismen auch verschieden grosse brechende Winkel geben. Der hrechende Winkel des feststehenden Prismas ist dann gleich der Summe der brechenden Winkel der beweglichen Prismen zu machen.
Bestehen die drei Prismen aus derselben Glassorte, so stellen sich Unregelmässigkeiten ein. wp) < he um so grösser werden, je grösser der Winkel ist, um den sie gegeneinander gedreht sind. Der durch das erste Prisma gebrochene Strahl trifft nämlich das zweite um so näher an der Basis der letzteren, je grösser dieser Drehungswinkel ist, die durch das zweite Prisma hervorgerufene Verzerrung bteibt zwar der durch das erste Prisma hervorgerufenen entgegengesetzt, wächst aber mit dem Dvehungswinkel, so dass schliesslich doch ein verzerrtes Bild entsteht.
Um dem vorzubeugen, kann man entweder durchaus achromatische Prismen verwenden oder das Achromatsierungsprisma aus Flint- oder Crownglas herstellen und ihm einen brechenden Winkel geben, der so bemessen ist, dass die Zerstreuung durch die beweglichen Prismen bei ihrer Schlussstellung iiberkompensiert, bei ihrer grössten Drehung hingegen etwas unterkompensiert ist.
Um stets unverzerrte Bilder zu erzielen, müssen die Drehungen der beiden Prismen sehr wenig voneinander verschieden sein. Dieser Unterschied muss für jedes Instrument durch den Versuch bestimmt worden.
Bei dem beschriebenen Messsyatem wird der Lichtstrahl für kleine Drehungen der be-
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rascher zu als die Drehung der Prismen, zum Unterschied von den bekannten Messsystemen, bel welchen die Abionkung des Lichtstrahles genau oder nahezu proportional ist. der Drehung der Prismen. Um eine mit der Zeit gleichmässig fortschreitende Ablenkung des Lichtstrahles zu erzjelen. musste man bei dem vorliegenden Messsystem anfänglich eine raschere und weiterhin eine
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langsamere Drehung der Prismen eintreten lassen, während bei'den gewöhnlichen Messsystemen die Drehung der Prismen praktisch genommen eine gleichmässige ist.
Wie man aus Fig. 1 ersieht) erscheinen die beiden Halbbilder 1, 2 des beobachteten Gegenstandes im Okularfeld gegeneinander verschoben ; für einen Punkt in unendlicher Entfernung fallen die beiden Bilder zusammen. Ihre Entfernung voneinander wird aber um so grösser, je geringer die Entfernung des beobachteten Punktes vom Beobachtungsort wird. Die Mikrometerprismen sind derart eingestellt, dass sie für eine unendlich grosse Entfernung des beobachteten Punktes auf den Nullpunkt der Skala einspielen. Es müssen daher die beiden Mikrometerprismen um 80 mehr aus der Nullstellung herausgedreht werden, je kleiner die Entfernung des beobachteten Punktes vom Beobachtungspunkt wird.
Hieraus und aus der vorstehend beschriebenen Wirkungsweise des Messsystemes ergibt sich, dass a) bei den bekannten Messsystemen die Bewegungen der Prismen und damit die Ver-
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eines zwischen 6000 und 5000 m entfernten Gegenstandes zui Deckung gebracht werden sollen, aber viel grösser werden, wenn die Entfernung des beobachteten Punktes zwischen 3000 und 1000 m liegt, und b), dass im Gegensatz hiezu bei dem vorliegenden Messsystem die Drehung der Prismen und die Verschiebungen der Massstäbe für weit entfernte Punkte etwas vergrössert und für näher liegende Punkte erheblich verkleinert werden.
Es werden daher die Massstäbe, die bei den bekannten Messsystemen mit sehr eng gestellten Teilstrichen für grosse und mit weit gestellten Teilstrichen für kleine Entfernungen versehen sind, bei dem vorliegenden Messsystem praktisch durchwegs gleichmässig weit geteilt sein, und zwar deshalb, weil die wachsende Verschiebung der Bilder und die Drehung der Prismen, die bei einer gegebenen Annäherung eines näher liegenden Punktes kleiner ist als bei gleicher Annäherung eines entfernten, einander kompensieren.
Da ferner die Verringerung der Abstände aufeinanderfolgender Teilstriche für kleine Entfernungen stärker ausgesprochen ist als die Vergrösserung derselben für entfernte Punkte, so folgt noch, dass die Massstäbe viel kürzer ausfallen als bisher, dabei aber schärfer werden. Die Ablesungen an denselben können daher leicht und genau vorgenommen werden. Natürlich werden die Massstäbe auf nahe aneinanderliegenden konzentrischen Kreisbögen anzubringen sein.
Die Detailkonstr\1ktion dieses Messsystemes und sein Einbau im Instrument bedürfen keiner näheren Beschreibung, da sie von jedem Rachverständigen ohneweiters ausgeführt werden können und auch an sich keinen Gegenstand der Erfindung bilden.
Ausserdem ist bei der vorliegenden Ausführungsform des Entfernungsmessers das Prisma 38 fortgelassen und bloss die planparallele Glasplatte 39 der Einrichtung nach Fig. 24 und 25 des Stammpatentes beibehalten worden, wo von der letzteren angegeben ist, dass sie vorteilhaft ist, wenn man Gegenstände von geringer Höhe oder insbesondere einzelne Punkte anvisiert.
In Fig. 6 und 7 ist bloss die planparallele Platte 39 in den Weg des Lichtstrahles vom Objektiv 21 eingeschaltet und kann um die horizontale Achse 40 mittels des Knopfes 41 an der Aussenseite gedreht werden.
Steht diese Platte senkrecht auf der Achse X-X, so wirkt sie einfach als planparallele Platte ; steht sie schräg auf der Achse, so gibt sie dasselbe Resultat wie das Prisma 38 des Stamm- patentes, so dass man Gegenstände von sehr geringer Höhe oder selbst einen Punkt vorteilhaft anvisieren kann.
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Prismen 10, 11 aus zwei lotrechten, achromatischen und gleichen Linsen 12, 13 und den beiden Prismen 14, 15, die gekreuzt zwischen die beiden Umkehrungsprismen 8, 9 (Fig. 2, 6,7) eingeschoben sind.
Die Einfallflächen der Endprismen 16, 17 sind in der oberen bzw. unteren Hälfte versilbert, es ist aber vorzuziehen, einen Glasspiegel18. 19 dAmnzukitten, dessen reflektierende Fläche etwas schief steht (Fig. 7, 8), um die zur Achse X-X parallelen, auf diese Fläche treffenden Strahlen gegen diese Achse etwas konvergieren zu lassen.
Diese Anordnung ist aus Fig. 6 und 7 deutlich ersichtlich. Es genügt, hinzuzufügen, dal eine Kathet. endfläche der Prismen 10, 11 parallel zur Achse X-X des Entfernungsmessers steht und die andere senkrecht hiezu, so dass ihre Hypothenusenlächen die Strahlen 22, 23 parallel richten. Die Prismen 10, 11 haben eine viel geringere Höhe als die Prismen U, 1 :') und liegen in der oberen bzw. unteren Hälfte der Prismen 14, 15 (Fig. 6).
Auf den den Objektivlinsen 20, 21 zugekehrten Flächen der Prismen 10, 11 sind Massstäbe eingra vielt, von denen der eine beispielsweise nach Zehntelmillimetern geteilt ist und der andere einen Nonius hiezu bildet.
Vermöge dieser Anordnung sind die Massstäbe im Okularfeld 24 sichtbar, wie in Fig. 9 gezeigt, und sind für die beiden Teile dieselben.
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bleibt, die genaue gewünschte Stellung der Prismen 16, 17 nicht geändert worden ist. Man braucht sich daher unmittelbar vor der Bestimmung einer Entfernung mittels des Instrumentes bloss zu versichern, dass die Stellung der beiden Massstäbe innerhalb des Okularfeldes 24 stets dieselbe ist.
Findet man, dass die gegenseitige Stellung der beiden Massstäbe sich aus was immer für Gründen geändert hat, wie z. B. in Fig. 10, wo man 7-1 abliest, so korrigiert man mit Hilfe der planparallelen Platte 26, durch welche der vom Objektiv 21 kommende Lichtstrahl geht.
Diese Platte kann um eine lotrechte Achse mittels eines Knopfes 27 von aussen gedreht werden (Fig. 7). Solange diese Platte 26 auf den vom Objektiv 21 kommenden Strahl senkrecht steht, bewirkt sie keine Verschiebung desselben, wird sie aber geneigt, so behält dieser Strahl zwar seine Richtung bei, wird aber parallel zu sich selbst verschoben. Man kann so durch geeignete Betätigung der Platte 26 den Strahl so verschieben, dass im Okularfeld 24 das Bild des Massstabes am Prisma 11 gegenüber dem Bild des anderen Massstabes dieselbe Lage einnimmt wie in Fig. 9, d. h. man kann das Instrument korrigieren, indem dieselbe Verschiebung den vom Objektiv 21 kommenden und zum Okular 2J gehenden Strahl erteilt wird.
Die beiden Okulare 24, 25 sitzen auf derselben Scheibe 28 (Fig. 7 und 11), so dass man nach Belieben das eine oder das andere zur Entfernungsbestimmung sowie zum Ablesen der Massstäbe der Rektifiziervorrichtung benutzen kann.
Die Rektifiziervorrichtung kann auch zur Kontrolle der Ablesung der Entfernungen an den Teilungen des Messsystemes dienen. Ist nämlich das Instrument rektifiziert und sind die Prismen des Messsystemes so eingestellt, dass im Okularfeld des Entfernungsmessers die beiden Teile des Bildes des anvisierten Gegenstandes zur Deckung gebracht sind, so findet man bei Prüf1mg des Okularfeldes der Rektifiziervorrichtung, dass auch der untere Massstab eine Verschiebung infolge der Drehung der Messprismen erfahren hat. Die mit Hilfe des oberen Nonius, dessen Stellung keine Änderung erfahren hat, gemessene Verschiebung des unteren Massstabes ist direkt proportional der Verstellung der Messprismen und somit auch der Entfernung des beobachteten Punktes.
Die Messung dieser Verschiebung kontrolliert sonach die Ablesung am Messsystem.
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Entfernungsmessers (Fig. 7 und 12). Diese Spalten können rechteckig sein und auch rund, wie in punktierten Linien angedeutet, und können mit Linsen ausgestattet sein, um eine grössere Lichtmenge auf die Prismen zu konzentrieren.
Der Einbau der Teile des Instrumentes in die Hülse 31 bezweckt, das Instrument gegen
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heit der Teile an vier Punkten-je zwei einander diametral gegenüberliegenden-unterstützt. die in zwei lotrechten Durchmessern gelegen sind, welche in gleicher Entfernung vom Mittelpunkt des Instrumentes liegen, und zwar in solcher, dass das Gewicht der verschiedenen Teile gleich- miHig auf die zu beiden Seiten der Unterstützungsstellen gelegenen Strecken verteilt ist.
Zu dem Zweck dienen zur Unterstützung vier Stahlkugeln 32, die in entsprechenden Stahlpfannen 33 an den Zwischenringen 34 des optischen Systemes und in Pfannen 35 liegen, die an der Hülse 31 bei 36 angeschraubt sind (Fig. 11, 12, 13) ; der Krümmungshalbmesser der Stahlpfannen 33
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Ausdehnung der Hülse 31 hat somit keine Deformation des optischen Systemes zur Folge, denn die Kugeln 32 können sich in den Pfannen etwas verschieben und übertragen keine Beanspruchung auf das optische System.
Selbst die Torsion und Durchbiegung der HÜlse 31, insbesondere die sonst sehr bedenkliche Durchbiegung in der wagerechten Ebene wirken in keiner Weise auf das optische System zurück, und zwar wegen der Unterstützung an vier Punkten und dem Spiel zwischen den Kugeln und ihien Pfannen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Entfernungsmesser mit unveränderlicher Basis, der die Entfernung des beobachteten Punktes mittels einer einzigen Ablesung zu ermitteln gestattet, nach dem Patente Nr. 48357, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptprisma des Umkehrun ! ! ssatzes aus zwei an der zur Hypotenusennäche parallelen Mittelebene aneinandergelegten Teilen besteht, welche Mittelebene die optische Verlängerung des Bildschirmes oder Sektors (5) bildet und eine scharfe Trennung der beiden Hälften des Bildes im Okularmessfeld sichert.
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