Zur Ablenkung eines konvergenten Abbildungsstrahlenbündels dienendes Spiegelsystem. Die Abbildungsstrahlengänge zahlreicher optischer Messinstrumente werden mit Hilfe von Spiegelsystemen, die aus Planspiegeln oder Spiegelprismen bestehen, aus ihrer ur sprünglichen Richtung abgelenkt. Als Bei spiele solcher Geräte sei auf die bekannten Entfernungsmesser verwiesen.
Der Aufbau eines Entfernungsmessers ist beispielsweise folgender: Ein Aussenrohr umhüllt alle opti schen Teile des Gerätes. An den Enden dieses Aussenrohres findet der Eintritt der Ab- bil,dungsstrahlenbünd-el durch Spiegelsysteme statt, welche diese Bündel in die Richtung der Basis des Entfernungsmessers ablenken. Der mittlere Teil des Aussenrohres trägt eine Platte, an welcher ausser einigen hier nicht in Betracht kommenden Teilen ein oder zwei Okulare so befestigt sind, dass ihre Achsen senkrecht zur Basis stehen.
Im, Aussenrohr ist ein Innenrohr in zweien seiner Quer schnitte kardanisch gelagert, wodurch er reicht wird, dass sich Biegungen des Aussenrohres im allgemeinen nicht auf das Innenrohr übertragen. Das Innenrohr trägt an ,seinen Enden die Entfernungsmesser objektive und ist in seinem mittleren Teil kastenförmig ausgestaltet.
In diesem kasten- förmigen Teile ist ein sogenannter Prismen- stuhlderart angeschraubt, dass er zu Justie- rungszwecken vor dem endgültigen Fest schrauben rechtwinklig zur Innenrohrachse um kleine Beträge verschoben werden kann.
Der Prismenstuhl, ist aus dem Werkstoff hergestellt, aus welchem auch das Innenrohr besteht, und enthält das Okularspiegelsystem, welches mit einer oder mehreren Messmarken versehen ist und die Abbillclungsstrahlen- bündel in die Richtung der Okularachse oder Okularachsen ablenkt,
wobei die Messmarke so in der Okularbildebene angeordnet is.t"dass sie dem Beobachter als eine in den zu beob achtenden Raum hineinprojizierte Marke er scheint und infolgedessen bei stereoskopischer Beobachtung die beiden Messmarken zu einer in dem Beobachtungsraum liegenden Marke verschmelzen.
Während einseitige Erwärmung des Aussenrohres zwar Biegungen des Aussen rohres, aber nicht des Innenrohres zur Folge hat, wirken sich die täglichen und jahres zeitlichen Temperaturschwankungen und mechanische Einflüsse (Erschütterungen usw.) auch auf das Innenrohr aus.
Ist der Werkstoff aller Teile nicht vollkommen gleich und innerhalb der Einzelteile nicht homogen, dann ergeben die Temperatur schwankungen Formveränderungen. Diese verursachen Änderungen der Abstände der zu den beiden Abbildungsstrahlengängen ge hörenden Spiegelflächen der Okularspiegel- systeme und der Messmarken voneinander.
Die an den Entfernungsmesser zu stellenden Genauigkeitsforderungen sind bereit\ dann nicht mehr erfüllbar, wenn die Abstands- änderungen mehr als einen Ta.usendstelsmilli- meter betragen. Dasselbe gilt, wenn die eine Spiegelfläche oder beide gemeinsam eine Verschiebung von dieser Grösse senkrecht zur Achse tles Innenrohres erfahren.
Eine Ände rung des Abstandes zwischen dem im Aussen rohr liegenden Winkelspiegelsystem und der Messmarke spielt, da das Winkelspiegel- system in parallelstrahligen Strahlenbündeln liegt, für die Genauigkeit keine Rolle. Es gelingt zwar, durch eine besonders sorg fältige Behandlung den Werkstoff des Innen rohres und des Prismenstuhls genügend homogen herzustellen, dagegen sind Unter schiede zwischen den Ausdehnungskoeffi zienten des Primenstuhls und des Okular- spiege'lsystems, welchee in der Regel aus Glas hergestellt ist, unvermeidlich.
Ausser dem ist die Verbindung zwischen diesen bei den Teilen bisher nicht einwandfrei ausführ bar gewesen, denn eine mechanische Be festigung durch Anpressen erzeugte Span nung, und etwa angewandte Kittschichten unterlagen dem Einfluss von Feuchtigkeit und Wärme.
Die Erfindung betrifft ein zur Ablen- kungeines konvergenten Abbildungsstrahlen- bündels dienendes Spiegelsystem, -elches mit einer 11Tessmarke und mit einem Träger starr verbunden und mittels des Trägers in einem optischen Messgerät gelagert ist.
Es zeichnet sich dadurch aus, dass die Achse der Lagerung durch das von dem Spiegelsystem erzeugte virtuelle Bild des Schnittpunktes der optischen Achse des Abbildungssystems mit der Messmarkenebene hindurchgeht und so gerichtet ist, dass die Messung von einer Verdrehung des Spiegelsystems um die Achse der Lagerung unabhängig ist. Der Erfindungsgedanke ist dabei keineswegs auf Spiagelsys:teme mit nur einer Spiegelfläche beschränkt: er ist mit dem gleichen Vorteil auch bei Spiegelsystemen anwendbar, in denen das Abbildungsstrahlenbündel beliebig oft reflektiert wird.
Es ist schlistverständlich, dass man zweckmässig den Träger aus dem- ,selben Stoff herstellen wird, aus welchem das Spiegelsystem besteht. oder aus einem Stoff, der den gleichen Ausdehnungskoeffi zienten hat, damit nicht zwischen dein Träger und dem Spiegelsystem durch Tempe raturschwankungen verursachte Spannungen auftreten, die beispielsweise Krümmungen der Spiegelebene bewirken können.
Der Träger, das Spiegelsystem und die Messmarke bilden einen starren Körper, und alle auf irgendeine Weise hervorgerufenen Verlage rungen dieses starren Körpers in dem Mess- gerät können nur in Drehbewegungen um die genannte Achse und in geradlinigen Ver lagerungen bestehen.
Bei allen Drehbewe gungen bleibt aber der Punkt, in dem die Drehachse die Ebene schneidet, in der der Achsenstrahl zur Messmarkenebene hin ab gelenkt wird, das virtuelle Bild des Schnitt punktes der optischen Achse mit der Mess- markenebene, und die Messmarke und der zu gehörige Bildpunkt sind gleichen Verlage rungen unterworfen.
Verlagerungen der Drehachse in Richtung des Achsenstrahls des in das Spiegelsystem eintretenden<B>Ab-</B> bildungsstrahlenbündels wirken sich bei dem eingangs betrachteten Entfernungsmesser, sowie bei andern Messgeräten, nicht schädlich aus, solange das Auge des Beobachters seine normale Lage nicht ändert, bei der die Augenachse mit der optischen Achse des zur Beobachtung der Messmarke und des Bildes dienenden;
Okulars zusammenfällt, die senk recht auf .dem Achsenstrahl des, in das Spiegelr,ystem eintretenden 111bbildungs- strahlenbündels steht. Bei den letztgenannten Verlagerungen trennen! sich zwar Marke und Bildpunkt voneinander, jedoch stets in Rich tung der optischen Okularachse. Die dabei auftretende Parallaxe ist auf die Messung ohne Einfluss,
und die damit verbundene ge ringe Abweichung von der Okularbildebene wird unschwer durch die Abkommodation des beobachtenden Auges überwunden. Da gegen würden Verlagerungen in Rich tung der Drehachse, also rechtwinklig zur ebengenannten Richtung Messfehler hervor rufen, weil bei diesen Verlagerungen die Bild- punkte seitlich zur optischen Okularachse und damit auch seitlich zur Marke auswan dern.
Derartige Verlagerungen in, Richtung der Drehachse würden auftreten, wenn sich das: Gerät, in dem das Spiegelsystem be festigt ist, durchbiegt. Diese Durchbiebgungen können jedoch, wie schon eingangs. erwähnt, durch Anwendung eines Innenrohres ver mieden werden, welches an den Durchbiegun- gen des Aussenrohres nicht in schädlichem Masse teilnimmt.
Wie Versuche gezeigt haben, gelingt es durch Verwendung des. der Erfindung ent sprechenden Spiegelsystems, die sich infolge thermischer und mechanischer Einflüsse auf das Messgerät ergebenden schädlichen Ver lagerungen des Spiegelsystems, die bisher im allgemeinen stets mehr als einen Hundert stelsmillimeter betrugen, auf die Grösse eines Tausendstelsmillimeters herabzusetzen.
In .der Zeichnung sind zwei Ausführungs beispiele der Erfindung dargestellt. Fig.1 zeigt das erste Beispiel im Mittelschnitt im Grundriss. In Fig.2 ist das zweite Aus führung Beispiel im Grundriss dargestellt. Fig. 3 gibt eine Ansicht dieses Beispiels in Richtung -des. Pfeils A der Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht in Richtung ,des Pfeils B der Fig. 2 wieder.
Beim ersten; Beispiel (Fig.1) besteht das Spiegelsystem aus einem Planspiegel a mit spiegelnder Oberfläche, der mit einem Träger b und einem Zeiger c fest verbunden ist. Das Spiegelsystem ist dazu bestimmt, ein von einem optischen System d erzeugtes, konver gentes Abbildungsstrahlenbündel rechtwink- lig abzulenken.
Beim Fehlen des Spiegel systems würden sich die Abbildungstrahlen in einem Punkt e der Achse des Abbildungs strahlenbündels. vereinigen. Dieser Punkt e ist das virtuelle Spiegelbild eines Punktes, f, der durch die Spitze des Zeigers c bezeichnet ist und in der Objektivbil.debene Hegt. Der Punkt e ist ein Achsenpunkt eines Bolzens g, der auf der durch den einfallenden und den gespiegelten Achsenstrahl bestimmten Ebene senkrecht steht und zur Befestigung des Trägers b mit dem Spiegel a in .dem in Frage kommenden Gerät bestimmt ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel (Fig.2 bis 4) ist ein Okularspiegeleystem eines stereoskopischen Entfernungsmessers. Als spiegelndes Element dient hierbei ein Glas prisma lz,
dessen spiegelnde Fläche unter 45 zur Eintrittsrichtung des Achsenstrahls eines von ein=em Entfernungsobjektiv i erzeugten konvergenten Abbildungsstrahlenbündels ge neigt und zum Zwecke der Bildumkehr in der Höhenrichtung als Dachfläche au6gebil- det ist. Das Prisma h ist mit einem Träger \erkittet,
der aus zwei planparallelen Platten k aus demselben Glas besteht. Beim Fehlen des Spiegelsystems würden sich die Abbil- dungsstrah'len in einem Punkte l .der Achse des.
eintretenden Abbildungsstrahlenbündels vereinigen, der zwischen den beiden Glas platten<I>k</I> liegt. In diesem Punkt l steht die Achse eines in. Bohrungen der Glasplatten k befestigten Bolzens na senkrecht auf der durch den eintretenden und den zurückge- worfenen Achsenstrahl bestimmten Ebene.
Der Bolzen in :dient zur Befestigung des Spiegelsystems im Prismenstuhl am Innen rohr des Entfernungsmessers. Der Punkt l ist unter Berücksichtigung des längeren Weges der Strahlen im Glas das virtuelle Bild des Punktes n der Strahlenaustritts- fiäohe des Prismas h. Diese Strahlenaus trittsfiäche ist die Objektivbildebene und is-t mit einer Messmarke c
ausgestattet, die zum Schutz gegen Beschädigungen mit einem Glasplättchen p bedeckt ist.
Infolge der Lagerung da,s Trägern <I>k, k</I> mittels des Bolzens i>>, kann das Spiegel- system lediglich Drehungen um die Achse des Bolzens m@ ausführen, bei denen das vom Objektiv i erzeugte Bild und die Marke o die gleiche Verlagerung erfahren. Es würde also bei diesen Drehbewegungen keine Ver schiebung zwischen dem Bild und der Marke auftreten,
und die Winkelmessung wird dem zufolge nicht verfälscht, auch wenn der<B>Ab-</B> lenkungswinkel der Spiegelring von 90 " ver schieden ist.