Kollimatorsystem zur Erzeugung optischer Me¯marken f r Entfernungsmesser.
Zur Erzeugung optischer Messmarken für Entfernungsmeer hat man bereits Eollima- torsysteme benutzt, die aus zwei gleichaehsi- gen Objekten bestanden. mit denen je eine körperliche Marke verbunden war. Die Objektive waren so zueinander angeordnet, da¯ jede Marke im Brennpunkt des andern Objektivs lag. um zu erreiclien, da¯ die beiden Objektive die Marken in gro¯er Entfernung abbildeten. Handelte es sich um Marken, die nicht nur einen Punkt bezeichneten, sondern eine grössere Ausdehnung, z.
B. die Form einer Teilung, einer Markenleiter oder dergl. hatten, dann galt die genannte Bedingung für die Ach-senpunkte der Marken. Die llar- kenabbildnngen dienten als Objekte, von denen die Entfernungsmesserobjektive in den Okularbildebeneu reelle Bilder, die optisc. hen Messmarken, erzeugten.
Die an Entfernungsmesser f r militÏrische Zwecke gestellten Anforderungen an Messgenauigkeit bedingen, dass die Luge. der optischen Marken in weitgehendem Ma¯e gegen mechanische und thermische Einfl sse unempfindlich ist Dazu ist es erforderlich, daB der Winkel, den die Achsen der die Marken abbildenden Strahlenbündel einschliessen, unverändert erhalten bleibt. Da bei dem bekannten Kollimatorsystem je eine der Marken mit einem der Objektive fest verbunden. ist, bleibt der Winkel, den die Achsen der aus dem Kollimatorsystem aust. retenden Abbildungsstrahlenbündel ein schlieBen, zwar erlialten, wenn die darauf wirkenden Einflüsse eine Verlagerung eines Objektivs nebst der zugehörigen Marke rechtvinklig zur Objektivachse beveirken.
Der AVinLel, der in der Regel 180¯ betrÏgt. wird jedoch im allgemeinen verändert, wenn das Objektiv nebst der Marke eine Drehung ausführt.
Um die schädliche Wirkung der Drehun- gen auszuschliessen, ist gem ss der Erfindun jede Marke so angeordnet, dass die im Achsenpunkt der Marke cinander kreuzenden Siralen beim Auftreffen auf das andere Ob jektiv eine solche Divergenz haben, dass ihr Divergenzpunkt mit dem Punkt zusammenfÏllt, welcher für die Abbildung der andern Marke der dingseitige Hauptpunkt des Objektivs ist.
Diese Unempfindlichkeit beruht darauf, dass Drehungen des Objektivs um eine Achse. welcher'der genannte Divergenz- punkt angeh¯rt. die Lage dieses Divergenzpunktes und demzufolge auch weder die Richtung des von diesem Punkte ausgehen- den. vom andern Objektiv erzeugten Abbil dungsstrahienbülidels. noch die Richtung des Strahlenbündels ändern können, welches in der andern Marke seinen trsprung hat und vom erstgenannten Objektiv parallelstrahlig gemacht n-ird und da¯ ferner auch Parallel versehiebungen des Objektivs mit der Marks keine soiche Änderung herbeiführen können.
Demzufolge sind auch Drehungen um belie- bise Achsen, die man sich ja stets als Resultierende aus einer Drehung um eine Achse durch den Divergenzpunkt und einer Par allelverchiebung vorstellen kann. ohneschäd- lichen Einflu¯.
Es sind drei Fälle von Ausführungsfor- men m¯glich : α) Jede Alarke ist so mit einem Objektiv verbunden. da¯ sich Teile dieses Objektivs zwischen 5tarte und dem ihr unendlich fernes Bild erzeugendem Objektiv befinden, also an dieser Bilderzeugung mitwirken.
Die vorstehend genannte Bedingung ist dann erfiillt, venn das Bild des Nchsenpunktc3 jeder Marke, welches von demjenigen Teil des damit verbundenen Objektivs erzeugt wird. das auf der dem andern Objektiv zugekehr- ten Seite der Marke Hegt. mit-dem Punkt zusammenfÏllt. welcher f r die Abbildung der ändern Marke der dingseitige Haupt- punkt des Objektivs ist das heisst die Alarlie ist in der für die Abbildung der anclern Marke bildseitigen Hauptebene des Objektivs anzuordnen. b) Jede Marke liegt auf der Seite des mit ihr verbundenen Objektive, welche dem andern Objektiv abgewandt ist.
In diesem Falle wirkt das zwanze mit der Marke verbundene Objektiv an der Erzeugung des fer nen Bildes mit. IJrm wieder die oben genannte
Bedingung zu erf llen. mu¯ das Bild des Achsenpunktes jeder Alarke, welche vom ganzen mit der Marke verbundenen Objektiv erzeugt wird. in den für die Nbbildung der andern Afarke dingseitigen Hauptpunkt des
Objektivs fallen, das heisst die Marke ist In der fiir die Abbildung der andern Marke bildseitigen Hauptebene des Objektivs anzu ordnen.
Lässt man. von diesem zweiten Falle aus gehend. den Anteil des Objektivs an der
Eilderzeugung kleiner werden, dann gelangt ma. n zum dritten Fall, c) bei dem der Anteil Null ist@ die Afarke also auf derjenigen en des mit ihr verbun denen Objektivs liegt, welche dem andern
Objektiv zugekehrt ist. Ein solches Kollima- torsystem wei-st daher die Besonderheit auf. dass die tIarken innerllalb des von den ein ander zugekehrten Flachen der beiden Ob jektive. begrenzten Raumes angebracht sind.
Um wieder die oben genannte Bedingung zu erf llen. muss der Achsenpunkt jeder der : lfarken in dem Punkt liegen, welcher für die
Abbildung der andern Blarke der dingseitige Hauptpunkt des Objektivs ist.
Es ist ersichtlich, da¯ der Abstand der beiden Alarken voneinander im letztgenann ten Falle der Brennweite der Objektive des
Kollimatorsystems gleich sein mu¯. Das be dingt. dass die Brennweiten der Objektive mit arroser Genauigkeit übereinstimmen.
Es maclait jedoeli verhältnismässig grosse Schwie @igkeiten. diese Forderung befriedigend zu erfiillen. Es empfiehlt sich deshalb, insbeson- dere fiir Entfernungsmesser mit starker Ver gr¯¯erung und grosser Leistung, eine Aus- f hrungsform des Kollimatorsystems zu wäh leii. bei der jede s Objektiv aus mehreren Lin sen besteht und jede Marke von einer Glas platte getragen wird, die mit dem zugehöri- en Objektiv in einer gemeinsamen Fassung befestigt ist.
Diese Ausf hrung bietet die
M¯glichkeit, beim Zusammenbau des Ent fernungsmessers den Abstand der Glieder der Objektive voneinander noch kleinen Än- derungen zu unterwerfen, wodurch bekannt lich ein EinfluB auf die Grosse der Objektiv Lrennweite aus ; eübt und berdies die Mar l ; enplatte mit der die Marke tragenden Fläche genau in die dingseitige Hauptebene des Objektivs gebracht werden kann. Es ist zweckmässig, jedes der Objektive aus zwei Linsen zu bilden und damit crleichzeitig eine Achromatisierung des Objektivs in der Weise herbeizuführen, daB man eine sammelnde Kronglaslinse mit einer zerstreuenden Flint- glaslinse vereinigt.
In den Fig. 1 bis 6 der Zeichnung sind : eehs Kollimatorsysteme als Ausführungs- beispiele der Erfindung in schematischen Mittelschnitten dargestellt. Die Kollimatorobjektive sämtlicher Beispiele haben die g Brennweite F. Zur Vereinfachung der Darstellung sind als Eollimatormarken lediglich die Achsenpunkte dieser Marken angegeben. Jedes Beispiel hat zwei gleich- achsig und zu einer zur Zeichenebene senkreehten Ebene symmetrisch angeordnete gleiche Objektive, deren jedes mit einer Marke verbunden ist.
Die Objektive des ersten Beispiels (Fig. 1) bestehen aus je einer plankonvexen Linse 1 und 2. die ihre PlanflÏchen einander zukeh ren. Die bildseitigen Hauptpunkte Hi und 112 dieser Objektive sind die Scheitelpunkte der konvexen Flache. In diesen Punkten befinden sich die Achsenpunkte der Marken 3lu und M2. Die marks Ut wird durch die Linse l in deren dingseitigen. Hauptebene H'1. die Marke M2 durch die Linse 2 in deren dingseitigen Hauptebene H'2 abgebildet.
Die dingseitigen Ha. uptpunkte H'i und H'2 liegen im Innern der Linsen 1 und 2, wobei ll'i mit dem Brennpunkt der Linse 2, H'2 mit dem Brennpmkt der Linse 1 zusammenfallen soll. Tst der Abstand der Punlite H'i und H'2 gleich F, dann treten beide Abbil- dungsstrahlenb ndel der Marken M1 und M2 aus den Eollimatorobjektiven l und 2 als parallelstrahlige Bündel aus und der von den Achsenstrahlen der beiden B ndel eingeschlossene Winkel von 180¯ bleibt auch bei kleinen Drehungen der Objektive um belie- bige Ncllsen verÏndert.
Die Objektive des zweiten Beispiels (Fig. 2) sind Linsen 3 und 4, die ebenfalls plankonvex sind, sich jedoch in solcher Lage befinden, dass sie ihre konvexen Flächen einander zukehren. Die Scheitelpunkte dieser Flächen sind die dingseitigen Hauptpunkte 1'3 und H'4. In diesen Punkten befinden sich die Nchsenpunkte der Eollimatormarken U3 und M4. Der Abstand der Punkte H'3 und H'4 voneinander ist F.
Beim dritten Beispiel (Fig. 3) besteht jedes Objektiv aus einer bikonvexen Linse 5 oder 6 aus Eronglas und einer plankonkaven Linse 5'oder 6'aus Flintglas. Die bikonvexen Linsen 5 und 6 sind einander zuge- kehrt, und in ihren einander zugekehrten Scheiteln sind die Achsenpunkte der Molli- matormarken. M5 und M6 angeordnet. Die Abstände der beiden Linsen jedes Objektivs voneinander sind verhältnismässig klein ge wählt. mit Rücksicht darauf, dass diedingsei- tigen Hauptpunkte H'5 und H'6 der Objektive ebenfalls in die einander zugekehrten Linsenscheitel, also mit den Achsenpunkten der Marken M5 und M6 zusammenfallen. Der Abstand dieser Marken voneinander ist F.
Die Ausführung der Objektive aus zwei unverkitteten Einzellinsen, von denen die eine aus Eronglas, die andere aus Flintglas bestebt. gestattet, die Objektive chromatisch zu korrigieren und beim Zusammenbau des Kollimators noch kleine Abstandsänderungen der Linsen durchzuf hren, um die Objektiv- brennweiten dem Verte F genau anzugleichen.
Auch beim vierten Beispiel (Fig. 4) bestehen die Objektive aus je einer bikonvexen Linse 7 oder 8 und einer plankonkaven Linse 7'oder 8'. Die plankonkaven Linsen 7'und 8'sind einander zugekehrt. Der Abstand der Linsen jedes Objektivs voneinander ist verhÏltnismϯig gro¯; beide Hauptpunkte der Objektive liegen demzufolge auf den ein ander abgewandten Objektivseiten. Die Marken M7 und M8 sind auf planparallelen Glasplatten 7" und 8" angebracht, die so angeordnet sind, dass diese Marken mit den bild seitigen Hauptebenen zusammenfallen. Die Marken M7 und M8 werden infolgedessen von den mit ihnen verbundenen Objektiven in deren dingseitigen Hauptebenen abgebildet.
Der Abstand der dingseitigen Hauptpunkte H'7 und H'8 voneinander gleicht der Brennweite F. Wie beim dritten Beispiel kann die Brennweite jedes Objektivs im Bedarfsfalle durch kleine ¯nderungen des Abstandes der beiden Linsen dieses Objektivs voneinander dem \Verte F genau angeglichen werden.
Die Objektive des fiinften Beispiels (Fig. 5) bestehen wiederum aus je einer bi- konvexen Linse 9 oder 10 und einer plankonkaven Linse 9' oder 10'. Bei diesem Beispiel sind jedoch die bikonvexen Linsen 9 und 10 einander zugekehrt. Die Linsen jedes Objektivs haben ebenfalls einen verhältnis- mässig grossen Abstand voneinander und die Hauptpunkte der Objektive liegen demzu- folle sämtlieh innerhalb des von den Ob- jektiven begrenzten Raumes. Die Marken 3/9 und. Ulo sind auf planparallelen Glasplatten 9"und 10"angebracht und fallen mit den dingseitigen Hauptebenen zusammen.
Der Abstand der dingseitigen Hauptpunkte H'9 und H'10 voneinander Ist F. Auch bei diesem Beispiel ist eine nachtrÏgliche Angleichung der Objektivbrennweiten an den Wert F wie beim vorhergehenden Beispiele möglich.
Beim sechsten Beispiel (Fig. 6) sind -tuber den optischen Teilen aucli die mecha- nischen Teile des Konimatorsystems gezeichnet. Ein Kollimatorrohr 11 enthält an seinen beiden Enden die Fassungen 12 und 13 der beiden Kollimatorobjektive. Diese bestelien aus je zwei gleichen. mit ihren PlanflÏchen einander zugekehrten plankonvexen Linsen 14. 14' und 15. 15'. Zwischen beiden Linsen ist jeweils eine planparallele Glasplatte 14" oder 15" angeordnet. die eine Marke M14 oder M15 trÏgt. Die Glasplatten 14" und 15" sind so angebracht. da¯ die Marken M14 und M15 mit den bDdseit. Igen Hauptebenen der Objektive zusammenfallen. die zwischen den Linsen liegen.
Die dingseitigen Hauptpunkte H'14 und H'15 liegen auf deren einander abgewandten Seiten. Die Marken M14 und M15 werden durch die Linsen 14'und 15'in den dingseitigen Hauptebenen abgebildet. Der Abstand der dingseitigen Hauptpunkte H'14 und H'i5 voneinander ist F. Die als sechstes Ausführungsbeispiel beschriebene Ausfüh- rungsform des Kollimators bietet aleichfalls die M¯glichkeit@ durch nachtrÏgliches Justie- ren der Linsen und der Glassplatte in ihrer Lage zueinander die Brennweite jedes Objektivs dem genauen Werte von F anzugleichen.
Collimator system for the generation of optical Mē marks for range finders.
Eollimator systems, which consisted of two identical objects, have already been used to generate optical measurement marks for distant oceans. each with a physical mark associated with it. The lenses were arranged in such a way that each mark was in the focus of the other lens. in order to achieve that the two lenses displayed the marks at a greater distance. Was it a question of marks that did not only designate a point, but a larger area, e.g.
B. had the form of a division, a brand manager or the like. Then the mentioned condition applied to the axis points of the brands. The lens images served as objects, of which the rangefinder lenses in the ocular image plane were real images, the optical images. hen measuring marks, generated.
The requirements placed on measuring accuracy of rangefinders for military purposes require that the Luge. of the optical marks is largely insensitive to mechanical and thermal influences. For this purpose, it is necessary that the angle enclosed by the axes of the bundles of rays representing the marks remain unchanged. Since, in the known collimator system, one of the brands is permanently connected to one of the lenses. is the angle that the axes of the out of the collimator system remain. include saving imaging beam bundles when the influences acting on it cause a lens and the associated mark to be displaced at right angles to the lens axis.
The AVinLel, which is usually 180¯. however, it is generally changed when the lens and the mark are rotated.
In order to exclude the harmful effect of the rotations, according to the invention, each mark is arranged in such a way that the sirals crossing each other at the axis point of the mark have such a divergence when they hit the other objective that their divergence point coincides with the point which for the image of the other brand is the main point of the lens on the thing side.
This insensitivity is based on the fact that the lens rotates around an axis. to which the named divergence point belongs. the position of this divergence point and consequently neither the direction of the point starting from this point. image beam bulbs generated by the other lens. can still change the direction of the bundle of rays, which originates in the other mark and is made parallel by the first-mentioned lens, and furthermore, parallel shifts of the lens with the mark cannot bring about such a change.
As a result, there are also rotations around any axis, which can always be imagined as a resultant of a rotation around an axis through the divergence point and a parallel shift. without harmful influence.
There are three possible cases of embodiment: α) Each Alark is thus connected to an objective. that parts of this lens are located between the tarte and the lens that generates its infinitely distant image, i.e. they contribute to this image generation.
The above-mentioned condition is fulfilled if the image of the axis point c3 of each mark is generated by that part of the lens connected thereto. the one on the side of the brand facing the other lens. coincides with the point. Which is the object-side main point of the lens for the image of the other mark, that is, the alarlie is to be arranged in the image-side main plane of the lens for the image of the other mark. b) Each mark is on the side of the lens connected to it, which faces away from the other lens.
In this case, the twenty lens associated with the mark contributes to the generation of the remote image. IJrm again the above
Condition to be met. must be the image of the axis point of each aa mark, which is generated by the entire lens connected to the mark. in the main point of the thing-side for the formation of the other Afarke
Objectively falling, i.e. the mark is to be arranged in the image-side main plane of the lens for the imaging of the other mark.
One lets. starting from this second trap. the proportion of the lens in the
If the image generation becomes smaller, then one arrives at the third case, c) in which the component is zero @ the Afarke therefore lies on that end of the lens connected to it which is on the other
Objectively facing. Such a collimator system therefore has the peculiarity. that the thick inside of the facing surfaces of the two lenses. limited space.
To meet the above condition again. the axis point of each of the: l marks must lie in the point which is for the
The image of the other blark is the main point on the object side of the lens.
It can be seen that the distance between the two alarcs in the latter case is the focal length of the lenses
Collimator system must be the same. That depends. that the focal lengths of the lenses match with arrose accuracy.
It maclait but relatively great difficulties. to meet this requirement satisfactorily. It is therefore advisable to choose an embodiment of the collimator system, especially for rangefinders with high magnification and high power. Each lens consists of several lenses and each brand is carried by a glass plate that is attached to a common mount with the corresponding lens.
This version offers the
Possibility of subjecting the distance between the elements of the lenses to small changes when assembling the rangefinder, which is known to have an influence on the size of the lens focal length; exercises and besides the Marl; Enplatte with which the mark-bearing surface can be brought exactly into the object-side main plane of the lens. It is expedient to form each of the objectives from two lenses and at the same time to bring about an achromatization of the objective in such a way that a converging crown glass lens is combined with a dispersing flint glass lens.
In FIGS. 1 to 6 of the drawing: Eehs collimator systems as exemplary embodiments of the invention are shown in schematic middle sections. The collimator lenses of all examples have the g focal length F. To simplify the illustration, only the axis points of these marks are given as eollimator marks. Each example has two identical lenses arranged on the same axis and symmetrically to a plane perpendicular to the plane of the drawing, each of which is associated with a mark.
The objectives of the first example (Fig. 1) each consist of a plano-convex lens 1 and 2, which have their planar surfaces facing each other. The image-side main points Hi and 112 of these objectives are the vertices of the convex surface. The axes of the marks 3lu and M2 are located in these points. The marks Ut is through the lens l in its thing-sided. Main level H'1. the mark M2 imaged through the lens 2 in its object-side main plane H'2.
The thing-sided Ha. Uptpoints H'i and H'2 lie in the interior of lenses 1 and 2, 11'i should coincide with the focal point of lens 2, H'2 with the focal point of lens 1. If the distance between the punctures H'i and H'2 equals F, then both imaging beams of the marks M1 and M2 emerge from the eollimator lenses 1 and 2 as parallel beams and the angle enclosed by the axial beams of the two beams is 180 ¯ remains changed by any angle even if the lenses are rotated slightly.
The objectives of the second example (FIG. 2) are lenses 3 and 4, which are also plano-convex, but are in such a position that their convex surfaces face one another. The vertices of these surfaces are the object-sided main points 1'3 and H'4. The axes of the eollimator marks U3 and M4 are located at these points. The distance between points H'3 and H'4 is F.
In the third example (FIG. 3), each objective consists of a biconvex lens 5 or 6 made of Eron glass and a plano-concave lens 5 ′ or 6 ′ made of flint glass. The biconvex lenses 5 and 6 are facing one another, and in their facing vertices are the axis points of the mollimator marks. M5 and M6 arranged. The distances between the two lenses of each objective are chosen to be relatively small. with regard to the fact that the main points H'5 and H'6 on the one side of the objectives also coincide in the facing lens vertices, that is to say with the axis points of the marks M5 and M6. The distance between these marks is F.
The lenses are made from two non-cemented individual lenses, one of which is made of Eron glass, the other of flint glass. allows the lenses to be chromatically corrected and, when assembling the collimator, to make small changes in the distance between the lenses in order to match the lens focal lengths exactly to the value F.
In the fourth example (FIG. 4), too, the objectives each consist of a biconvex lens 7 or 8 and a plano-concave lens 7 ′ or 8 ′. The plano-concave lenses 7 'and 8' face one another. The distance between the lenses of each lens is relatively large; Both main points of the lenses are therefore on the one opposite lens sides. The marks M7 and M8 are attached to plane-parallel glass plates 7 "and 8" which are arranged in such a way that these marks coincide with the main planes on the image side. As a result, the brands M7 and M8 are mapped by the lenses connected to them in their object-side main planes.
The distance of the main points H'7 and H'8 from each other is equal to the focal length F. As in the third example, the focal length of each lens can be precisely adjusted to the value F by small changes in the distance between the two lenses of this lens.
The objectives of the fifth example (FIG. 5) each consist of a bi-convex lens 9 or 10 and a plano-concave lens 9 'or 10'. In this example, however, the biconvex lenses 9 and 10 are facing each other. The lenses of each objective are also at a relatively large distance from one another and the main points of the objectives are accordingly all within the space delimited by the objectives. The brands 3/9 and. Ulo are attached to plane-parallel glass plates 9 "and 10" and coincide with the main planes on the object side.
The distance of the main points H'9 and H'10 from one another is F. In this example, too, a subsequent adjustment of the focal lengths of the lens to the value F is possible as in the previous example.
In the sixth example (FIG. 6), the mechanical parts of the conimator system are also drawn above the optical parts. A collimator tube 11 contains the mounts 12 and 13 of the two collimator lenses at both of its ends. These order from two of the same. with their planar surfaces facing each other, plano-convex lenses 14, 14 'and 15, 15'. A plane-parallel glass plate 14 ″ or 15 ″ is arranged between the two lenses. which bears a mark M14 or M15. The glass plates 14 "and 15" are so attached. dā the brands M14 and M15 with the bDseit. The main planes of the lenses coincide. that lie between the lenses.
The main points H'14 and H'15 on the thing side lie on their sides facing away from one another. The marks M14 and M15 are imaged by the lenses 14 'and 15' in the object-side main planes. The distance of the main points H'14 and H'i5 from one another is F. The embodiment of the collimator described as the sixth embodiment also offers the possibility of subsequent adjustment of the lenses and the glass plate in their position to one another Lens to match the exact value of F.