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Entfernungsmesser mit Standlinie im Instrument.
Die vorliegende Erfindung betrifft Entfernungsmesser mit Standlinie im Instrument, bei denen die Glieder des zugehörigen Spiegelsystems in zwei Lagen gebracht werden können, in denen sie von verschiedener gegenseitiger Stellung sind, und zwar mit einem solchen Unterschied zwischen diesen beiden Stellungen, dass sich dabei zwei verschiedene Stand- linien ergeben, wobei aber diese beiden Stellungen derart sind, dass beim Übergehen von der einen Stellung zu der anderen Stellung die gegenseitige Lage der beiden dem Beobachter dargebotenen Bilder eines unendlich entfernten Objekts sich nicht ändert, unabhängig von der gegenseitigen Stellung der fest miteinander verbundenen Glieder des Spiegelsystems. Von dieser Entfernungsmessergattung ist bisher nur eine einzige Art, nämlich die in der Patentschrift Nr. 60140 behandelte, bekannt geworden.
Bei dieser Alt von Entfernungsmessern kann ein Spiegelsystem, das dem vorderen Teil des Entfeinungsmessers angehört, in zwei verschiedene Lagen gebracht werden ; in beiden Lagen ist sein Spiegelungsfehler sowohl mit seinem absoluten Wert als auch mit seinem Vorzeichen derselbe, der Entfernungsmesser im ganzen hat infolgedessen die erwähnte Eigenschaft, dass die gegenseitige Lage der beiden dem Beobachter dargebotenen Bilder nicht geändert wird durch eine Vertauschung der beiden Stellungen miteinander, die die Glieder des gesamten Spiegelsystems (nämlich das bewegliche Spiegelsystem einerseits und die festen Spiegel andrerseits) gegeneinander einnehmen können.
Die beiden Standlinien, die zu einem Entfernungsmesser dieser Art gehören, sind die eigentliche. beim Messen benutzte Standlinie und eine zweite, beim Justieren benutzte, bei der die beiden eintretenden Achsenstrahlen in der Messebene den Abstand Null voneinander haben, also eine Standlinie, die ebenfalls den Wert Null hat. Wie aus der Patentschrift Nr. 60q0 bekannt, ist es möglich, einen solchen Entfernungsmesser mit Hilfe eines in beliebiger Entfernung befindlichen Objektes ohne weitere Hilfsmittel zu justieren.
Der Entfernungsmesser nach der vorliegenden Erfindung weicht von jenen Entfernungmessern dadurch ab, dass bei ihm beide Standlinien von Null verschieden sind. Der neue Entfernungsmesser ist von derselben einfachen Justierbarkeit, wie die Entfernungsmesser nach Patent Nr. 60140, kann aber dabei mit so einfachen Spiegelsystemel1 ausgestattet sein, wie es bei jenen Entfernungsmessern nur dann möglich ist, wenn Formen verwendet werden, die für die praktische Ausführung nicht wohl geeignet sind.
Bei den Entfernungsmessern mit Standlinie im Instrument beruht die Messung bekanntlich darauf, dass die Entfernung proportional ist dem Produkt aus der Länge der Standlinie und dem reziproken Wert des Winkels, den die von dem Messobjekt nach den Enden der Standlinie zielenden Strahlen am Messobjekt miteinander bilden. Ist infolgedessen der Entfernungsmesscr justiert, so genügt eine einzige Ablesung dazu, die Grösse jenes Winkels und damit die gesuchte Entferung zu finden. Wenn Zweifel herrschen über den Justierungszustand des Entfernungsmessers, so wird bei den Entfernungsmessern, die nicht dem Patent Nr. 60140 entsprechen, eine Hilfsmessung für ein Objekt von bekannter (z.
B. unendlich grosser) Entfernung vollzogen, bei den Entfernungsmessern nach Patent Nr. 60140 vollzieht man eine Hilfsmessung für ein Objekt von unbekannter Entfernung, erteilt dabei aber vorübergehend dem Instrument eine Standlinie vom Wert Null.
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Bei dem neuen Entfernungsmesser wird ebenfalls, wie im Falle des Entfernungsmessers nach Patent Xr. 60140, ein Objekt von unbekannter Entfernung benutzt, es wird jedoch zum Justieren eine Doppelmessung folgender Art mit den beiden zu dem Entfernungsmesser gehörenden Standlinien vollzogen. Man vollzieht zunächst für ein Objekt von beliebiger Entfernung eine Hilfsmessung, der die eine der Standlinien zugrunde liegt, und führt dabei mit Hilfe der Justiervorrichtung des Entfernungsmessers die Anzeige Unendlich herbei und vollzieht dann abermals eine Messung für dasselbe Objekt mit der anderen Standlinie.
Dann hat man durch diese Doppelmessung offenbar den Winkel bestimmt, den am Messobjekt die beiden Strahlen miteinander bilden, die nach den Enden einer der Differenz der beiden Standlinien des Entfernungsmessers gleichen Standlinie zielen. Aus diesem Winkel kann man durch Rechnung die Entfernung des benutzten Objektes ableiten, wobei als Wert der Stand. linie die Differenz der beiden benutzten Standlinien zugrunde zu legen ist. Will man eine solche Rechnung vermeiden, so mag man bei der Messung des Winkels eine Skala verwenden, die, wie die gebräuchlichen Skalen der Entfernungsmesser, unmittelbar Entfernungen anzeigt.
Man kann diejenige Skala des Entfernungsmessers, die für die eigentlichen Messungen bestimmt ist, auch für die zur Justierung dienende Doppelmessung verwenden, wenn man ihre Angaben entsprechend dem Umstand, dass dieser Skala die eine der beiden zu den Entfernungsmesser gehörenden Standlinien zugrunde liegt, für die Justierung aber die Differenz der beiden Standlinien in Frage kommt, umrechnet. Diese Umrechnung besteht darin, dass man diese Angaben mit dem Quotienten aus der Differenz der beiden Standlinien und der Länge der der Skala zugzundeliegenden Standlinie multipliziert.
Es stände
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Entfernungsska ! a auszurüsten, der die Differenz der beiden Standlinien zugrunde liegt, und das beschriebene Verfahren der Justierung, das ja an seinem Ende die wahre Entfernung des benutzten Objektes ergibt, bei jeder Messung anzuwenden. Zur Beschleunigung der einzelnen Messungen wird man es indessen im allgemeinen vorziehen, eine solche Justierungmessung mit Hilfe beider Standlinien nur von Zeit zu Zeit vorzunehmen ; in der Regel dagegen nur eine der beiden Standlinien zum Messen benutzen. Man kann dann von Zeit zu Zeit durch eine Doppelmessung der geschilderten Art die wahre Entfernung eines beliebigen
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berichtigen.
Es entspricht dieses Justierungsverfahren dem, das in der englischen Patentschrift Nr. ; ; s6 des Jahres 1901 (S. 4, Z. 23 bis 35) kurz beschrieben ist. Der Entfernungsmesser jedoch, für den die Anwendung dieses Verfahrens dort empfohlen wird, unterscheidet sich von dem vorliegenden wesentlich. Es besteht der dort beschriebene Entfernungsmesser aus einem mit einer Messvorrichtung versehenen Prismenfeldstecher, dem ein Spiegelsystem vorgesetzt wird, um den gegenseitigen Abstand der Eintrittsichsen des Entfernungsmessers gegenüber dem der Eintrittsachsen des Feldstechers zu vergtössern. Die zweite Standlinie (im oben gebrauchten Sinne) ergibt sich, wenn der Feldstecher für sich allein benutzt wird.
Die unvermeidlichen Änderungen in der durch das Vorsetzspiegelsystem bewirkten Strahlen- ablenkung machen sich also nicht bei beiden zum Justieren des Entfernungsmessers vorzunehmenden Messungen geltend, während es für eine von solchen Änderungen unabhängige
Justierung gerade die Bedingung ist, dass die Änderungen der erwähnten Art auf beide
Messungen, und zwar im gleichen Sinne wirken.
Da der Justierung des neuen Entfernungsmessers, wie auseinandergese zt, die Differenz der beiden Standlinien zugiunde liegt, wächst ihre Genauigkeit, je grösser diese Differenz ist.
Eine Differenz, die mit ihrem absoluten Werte grösser ist als eine der beiden Standlinien selbst. ergibt sich offenbar dann, wenn man einer der beiden Standlinien einen Wert gibt, der mit seinem Vorzeichen dem der anderen Standlinie entgegengesetzt ist. Es ist dies dann als erfüllt anzusehen wenn das in einem Falle zur rechten Hand des Beobachters in das Instrument eintretende Strahlenbüschel im anderen Falle zu seiner linken Hand eintritt und umgekehrt.
Der grösste absolute Wert jener Differenz bei gegebener grösster Standlinienlänge wird dann erzielt, wenn die beiden Standlinien mit ihrem Vorzeichen einander entgegengesetzt sind, und in ihrem absoluten Werte miteinander übereinstimmen.
Während es in dem Falle, dass die beiden Standlinien miteinander in ihrer absoluten
Grösse übereinstimmen, gleichgültig ist, welche von beiden man den eigentlichen Messungen zugrunde legt, wird man, wenn beide Standlinien in ihrem absoluten Werte voneinander abweichen, im allgemeinen die grössere für die eigentlichen Messungen verwenden.
Da der zur Justierung dienenden Doppelmessung die Differenz der beiden Standlinien zugrunde liegt, so ist ihre Genauigkeit, wenn beide Standlinien von verschiedenem Vorzeichen sind, grösser als die der eigentlichen Messungen. Es kann sich daher gelegentlich empfehlen, eine Doppelmessung der beschriebenen Art bei einer der eigentlichen
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Messungen anzuwenden, nämlich, wenn eine erhöhte Messgenauigkeit gerade einmal besonders erwünscht ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung an einer Anzahl von Beispielen veranschaulicht.
Bei dem in Fig. i im Grundriss dargestellten optischen System eines Entfernungsmessers liegt vor zwei Objektiven a je ein Pentagonalprisma b. Ein Scheideprismensystem bekannter Art, das aus zwei Prismen cl und b2 zusammengekittet ist, führt die von den Enden der Standlinie kommenden Strahlenbüschel einem Okular , d2 zu. Hinter dem linken Objektiv befindet sich ein in der Richtung des hindurchgehenden Achsenstrahles verschieblicher Glaskeil el, durch den die Justiervorrichtung des Entfernungsmessers angedeutet ist. Ein in derselben Weise verschieblicher Glaskeil c2 hinter dem rechten Objektiv deutet die
Messvorrichtung an. Bei den eigentlichen Messungen befinden sich die Pentagonalprismen in der durch ausgezogene Linien angedeuteten Stellung.
Will man zum Justieren des Entfernungsmessers die oben beschriebene Doppelmessung ausführen, so schiebt man zunächst die Pentagonalprismen in die durch punktierte Linien angedeutete Stellung und vollzieht bei dieser Stellung (der einer verkleinerten Standlinie entspricht) die erste Messung. Dann bringt man die Pentagonalprismen wieder in die durch ausgezogene Linien angedeutete Stellung und vollzieht in dieser die zweite Messung.
In Fig. 2 und 3 ist ein zweites System im Grundriss dargestellt. Fig. 2 zeigt dieses System in der für die eigentlichen Messungen bestimmten Stellung. Fig. 3 zeigt die Stellung für die zum Justieren dienende Hilfsmessung. Die optischen Bestandteile sind dieselben wie in dem Beispiel nach Fig. I. Zur Hilfsmessung bleibt jedoch hier das rechte Objektivprisma, b2, in seiner Lage, während das linke, bl, von dem linken Ende des Instrumentes entfernt und, um 1800 in der Ebene seines Hauptschnittes gedreht, vor das rechte geschaltet wird.
Während in der ersteren Messstellung die Richtung der Standlinie, wie gewöhnlich, auf der Richtung des Einblickes in das Instrument senkrecht steht, ist sie in der letzteren Stellung ihr parallel ; das ganze Instrument ist infolgedessen beim Übergehen von der einen Stellung in die andere um 900 zu drehen.
Ein drittes Beispiel ist in Fig. 4 bis 7 veranschaulicht, Die beiden Standlinien sind hier mit ihrem Vorzeichen im oben erklärten Sinne einander entgegengesetzt, während sie in ihrer absoluten Grösse miteinander übereinstimmen. Fig. 4 und 6 sind Grundrisse, Fig. 5 und 7 Querschnitte, Fig. 4 und 5 zeigen die eine Stellung, Fig. 6 und 7 die andere Stellung.
An optischen Teilen sind zunächst wiederum dieselben wie bei dem Beispiel nach Fig. i verwendet, nur ist die Eintrittsachse des linken Pentagonalprismas, bl, entgegengesetzt gerichtet wie die des rechten Pentagonalprismas, b2. Um beiden Seiten des Entfernungsmessers dieselbe Ausblickrichtung zu geben, ist ausserdem in der Stellung nach Fig. 4 und 5 vor dem rechten Pentagonalprisma ein Zentralspiege ! & "angeordnet. In der Stellung nach Fig. 6 und 7 ist derselbe Zentralspiegel vor das andere Pentagonalprisma gesetzt. Während in der Stellung nach Fig. 4 und 5 die Einblickrichtung des Instrumentes mit seiner Ausblickrichtung übereinstimmt, ist sie ihr in der Stellung nach Fig. 6 und 7 entgegengesetzt.
Man wird daher im allgemeinen bei Anwendung dieses Systems die erstere Stellung für die eigentlichen Messungen, die letztere Stellung für die Hilfsmessung benutzen. Beim Übergehen von der einen Stellung in die andere ist das ganze Instrument in der Messebene um 1800 zu drehen.
Ein viertes System ist in Fig. 8 bis 11 dargestellt. Fig. 8 und 10 sind Aufrisse, Fig. 9 und Grundrisse. Es zeigen Fig. 8 und 9 die eine Stellung, Fig. 10 und il die andere Stellung. Das Vorzeichen der Standlinie in der ersten Stellung ist dem der Standlinie in der zweiten Stellung entgegengesetzt, in ihrer absoluten Grösse stimmen dagegen die Standlinien beider Stellungen miteinander überein. Es liegt bei der Stellung nach Fig. 8 und 9 vor den Objektiven wiederum je ein Pentagonalprisma, beide jedoch mit ihrer Austrittsfläche von dem benachbarten Objektiv abgekehrt und das linke Prisma, bl, nach unten, das rechte, b2, nach oben gegen die Objektive versetzt.
Das Scheideprismensystem cl, c2, das Okular dl, d2 und die Keile e1 und, 2 entsprechen wieder denselben Teilen der vorigen
Beispiel. Zwei Zentralspiegel f'und/ dienen dazu, die aus dem linken Pentagonalprisma austretetenden Strahlen dem linken Objektiv und die aus dem rechten Pentagonalprisma austretenden Strahlen dem rechten Objektiv zuzuführen. Die Stellung nach Fig. 10 und 11 geht aus dieser Stellung dadurch hervor, dass beide Pentagonalprismen in der Ebene ihres Hauptschnittes um 900 gedreht werden, und zwar das linke, bl, im Sinne des Uhrzeigers, das rechte b2 entgegengesetzt ; ausserdem wird das linke Prisma nach oben, das rechte nach unten über die Objektive hinaus verschoben.
Die aus dem linken Pentagonalprisma, bl, aus- tretenden Strahlen treten jetzt am rechten Ende des Entfernungsmessers in den Zentralspiegel f2 ein und werden von ihm dem rechten Objektiv zugeführt ; die aus dem rechten Pentagonalprisma, b2, austretenden Strahlen treten am linken Ende des Entfernungsmessers in den Zentralspiegel f1 ein und werden von ihm dem linken Objektiv zugeführt.
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Das Justieren eines der Erfindung entsprechenden Entfernungsmessers sei an dem letzten Beispiel erläutert. Es wird in der Stellung nach Fig. 10 und 11 durch Verschieben des Messkeiles e2 die Anzeige Unendlich an einer Entfernungsskala, der die doppelte Stand- linie zugrunde liegt, eingestellt und durch Verschieben des Justierkeiles e1 für ein beliebiges
Objekt Koinzidenz der beiden Messbilder herbeigeführt. Dann wird durch Drehen und Ver- schieben der Objektivprismen dem System der Zustand nach Fig. 8 und 9 gegeben und durch Verschieben des Messkeils e2 für dasselbe Objekt die durch das Umstellen aufgehobene
Koinzidenz der Messbilder wieder hergestellt. Die Anzeige an der erwähnten Skala gibt jetzt die wahre Entfernung des betreffenden Objektes an.
Durch Verschieben des Messkeiles wird nunmehr an einer zweiten Entfernungsskala, deren Teilstriche einen halb so grossen gegen- seitigen Abstand haben wie die der ersten Skala, diese Anzeige hergestellt und die dadurch aufgehobene Koinzidenz der Messbilder durch Verschieben des Justierkeiles wiederhergestellt.
Nunmehr ist der Entfernungsmesser justieit. Für Messungen, denen nur die einfache Stand linie zugrunde liegen soll, gilt die zweite Skala.
PATENT-ANSPRÜCHE :
I. Entfernungsmesser mit Standlinie im Instrument, bei dem die Glieder seines Spiegelsystems in zwei verschiedene gegenseitige Stellungen. zu denen zwei verschiedene Standlinien gehören, gebracht werden können, ohne dass durch das Übergehen von der einen Stellung zu der anderen Stellung die gegenseitige Lage der beiden dem Beobachter dargebotenen Bilder eines unendlich entfernten Objektes geändert wird, unabhängig von einer etwaigen Änderung der gegenteiligen Stellung der fest miteinander verbundenen Glieder des Spiegelsystems, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Stellungen des Spiegelsystems eine von Null verschiedene Standlinie gehört.