Optisches Instrument mit Umkehrsystem. hie vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Instrument mit Umkehrsystem, mit dem verschiedene Teile eines grösseren Ge sichtsfeldes nacheinander beobachtet werden können.
.11s Beispiel eines solchen Instrumentes wird ein Raumbliekfernrohr genannt, mittels dessen der Horizont abgesucht werden kann. Bei den üblichen R.aumblickfernrohren wird ein Prismaspstem verwendet, welches zum Bei spiel in Fig. 177 von Fundamentals of Opti- cal Engineering von Donald H. Jacobs, New York-London, 1943, dargestellt ist.
Das Sy stem besteht aus einem 45 -Prisma, einem Dove-Prisma und einem Daeh-Prisma nach Ainiei. Dieses System ist in optischer Hinsicht bereits verhältnismässig verwickelt, und ausser dem liegt der mechanische Nachteil vor, dass sich das Dove-Prisma beim Absuchen des Hori zonts um eine senkrechte Achse mit der Hälfte der Winkelgeschwindiakeit drehen muss, mit der das 45 -Prisma um diese Achse gedreht wird.
Die Erfindung bezweckt, ein optisches In strument mit einem Umkehrsystem zu schaf fen, bei dem diese optischen und mechanischen Verwicklungen vermieden werden. Dies wird nach der Erfindung mit einem Umkehrsystem erreicht, das mittels vier reflektierender Flä chen eine vollständige Bildaufrichtung ergibt. Erfiiidun--sgemäss ist mindestens eine dieser Flächen drehbar um eine Achse, die senkrecht zur Einfallsebene eines gemäss der optischen Achse des Instrumentes auf die betreffende Fläche einfallenden Lichtstrahls steht.
Als reflektierende Flächen können Ober flächenspiegel oder die totalreflektierenden Hypotenuseflächen von normalen 45 -Prismen verwendet werden.
Vorteilhaft wird ein Umkehrsy stein ver wendet, bei welchem die vier reflektierenden Flächen gleich angeordnet sind wie die reflek tierenden Flächen eines Porroschen -Umkehr- prismas erster oder zweiter Art. Dies ist sehr einfach verwirklichbar, und mehrere Ausfüh rungsbeispiele werden nachstehend näher be schrieben.
Es kann jedoch jedes Umkehrsystem mit vier reflektierenden Flächen verwendet wer den, das eine vollständige Bildaufriehtung be wirkt, wie zum Beispiel zwei 45 -Prismen in Verbindung mit einem Penta-Prisma, oder zwei 45 -Prismen mit einem zwei totalreflek tierenden Flächen aufweisenden 135 -Prisma.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemä ssen optischen Instrumentes werden nachfol gend an Hand der Fig. 1 bis 5 der beiliegen den Zeichnung näher erläutert. In Fig. 1 sind vier Spiegel I., 2, 3, 4 dargestellt, deren An ordnung derjenigen der vier reflektierenden Flächen eines Porroschen Umkehrprismas er ster Art. entsprechen. Die Fig.1 zeigt den in Richtung der optischen Achse verlaufenden Lichtstrahl a <I>b c d e,</I> der nacheinander an den Spiegeln 1 bis 4 zurückgeworfen wird.
Der Spiegel 4 ist um die Achse _1B drehbar, die senkrecht zur Einfallsebene des gemäss der optischen Achse des Instrumentes auf den Spiegel 4 einfallenden Lichtstrahls steht.
Bei Drehung des Spiegels 4 um die Achse .1B ist eine Beobachtung in jeder Richtung senkrecht zur Achse AB möglich. Dies wird einzig durch die Drehung des Spiegels 4 er zielt, während die andern Spiegel in Ruhe bleiben. Das gleiche Ergebnis wird erhalten, wenn der Spiegel 4 ortsfest. angeordnet, der Spiegel 3 jedoch um eine zu den Teilen c und d der optischen Achse senkrecht. stehende Achse drehbar ist.
Ein praktisch verwirklichtes Ausführungs- beispiel ist. in der Fig.2 schematisch darge stellt, wo das Umkehrsystem in einem als binokulares Fernrohr ausgebildetes optisches Instrument für einen Kartentisch eingebaut ist. Solche Fernrohre finden an Bord von Schiffen mit einer Kommandobrücke Anwen dung zur Beobachtung einer unter der Brücke befindlichen Karte. Das Umkehrsystem muss von einer gedrängten Bauart. sein, und ferner muss ein möglichst grosser Teil der Karte be obachtet werden können.
Insbesondere erfor dert die Anwendung von Radar bei Schiffen die Verwendung von grösseren Karten, als es bei den bisher verwendeten Peilsystemen nötig war. Mittels dem in Fig. 2 dargestellten Fern rohr kann diese für Radar erforderliche grö ssere Karte übersehen werden.
Die von der nicht dargestellten harte her rührenden Lichtstrahlen treffen nacheinander auf den Spiegelflächen 5, 6, 7, 8 bzw. 9,<B>10, 11,</B> 12 auf. Die Spiegel 6 und 10 sind von den bei den Seitenflächen eines Prismas P gebildet. Das Prisma P ist mittels des Handgriffes E uni die Achse<I>CD</I> drehbar. Infolge dieser Drehung verschiebt sich das Gesichtsfeld in den beiden Fernrohren, das heisst es wird ein anderer Teil der Karte beobachtet. Die Fernrohrobjek- tive 13 und 14 sind zwischen den Prismen 7 und 8 bzw. 11. und 12 angeordnet. Der Beob achter schaut in die Okulare 15 und 16.
Das Binokularfernrohr gemäss Fig.2 enthält nur ein einziges rotierendes Prisma, das bei dessen Drehung keine Bilddrehung bewirkt. Fig. 3 zeigt, das Prinzipschema eines opti schen Instrumentes mit einem Umkehrsystem, welches Instrument zum Beispiel als Raum- blickfernr ohr verwendbar ist und wesentliche Vereinfachungen und Verbesserungen gegen über den bestehenden Typen aufweist.
Die Spiegelflächen 17, 18, 19, 20 werden von den Hypotenuseflächen der dargestellten Prismen gebildet. Der dargestellte Lichtstrahl verläuft in Richtung der optischen Achse des Instrumentes und erreicht über die Flächen 17, 18, 19 das Objektiv 22 und über die Fläche 20 das Okular 21. Die beiden Prismen, von denen die einander zugekehrten Hypotenuse- fläehen die Fläche 17 bilden - die daher beid seitig spiegelnd ist - sind gemeinsam um die senkrecht gedachte Achse F(" drehbar.
W enn diese beiden Prismen gedreht -erden, so wer den nacheinander sämtliche Teile des Hori zonts im Gesichtsfeld sichtbar gemacht, mit Ausnahme des kleinen Teils, wo das Prisma- System 1ä-19 im. Wege steht. Dieses Ergebnis wird wieder mit überraschend einfachen 'Mit teln und ohne Bilddrehung erzielt.
In Fig.4 ist ein binokulares Raumbliek- fernrohr dargestellt, welches aus zwei Fern rohren gemäss Fig. 3 aufgebaut ist. Die je wie der aus zwei Prismen angefertigten Körper finit den Spiegelflächen 23 und 24 sind je um eine in den beiden zueinander parallelen Plat ten 25 und 26 gelagerte Welle drehbar. Auf diesen Wellen sind die Räder 27 und 28 an gebracht, welche mittels eines Seils 29 verbun den sind. Die Welle des Spiegelprismas 24 trägt noch den Bedienungsknopf 30.
An der Platte 25 sind die Fernrohrtuben 31 und 32 befestigt, welche die Objektive (in der Zeich nung nicht ersichtlich) und die Okulare 33 und 34 enthalten. Die Rohre 35 und 36 ober halb den Tuben 31 und 32 sind mit Öffnungen 37 und 38 an der Seite des Spiegel 23 bzw. 24 versehen.
In den Rohren 35 und 36 ist je ein (in der Figur nicht ersichtliches) Prisma system entsprechend dem Prismasystem 18-l9 in Fig.3 untergebracht, während die Tuben 31 und 32 an der Unterseite je ein Prisma (gleichfalls unsichtbar) entsprechend dem Prisma 20 in Fig. 3 enthalten. An der zweiten Platte 25 sind die Stifte 39 und 40 fest ange ordnet, welche in den Lagern 41 und 42 dreh bar sind, die ihrerseits fest an den senkrech ten Stangen 43 und 44 befestigt sind. Letztere sind fixiert, z. B. gegenüber dem Boden. Ein durch die Okulare 33 und 34 schauender Be obachter kann sodann ' den ganzen Horizont absuchen durch Drehung des Bedienungs knopfes 30.
Von besonderer Bedeutung ist da bei, dass die geringe Unterbrechung im Ge sichtsfeld des einen Fernrohres zwar vorliegt, aber nicht störend ist, da jeweils das andere Fernrohr in der betreffenden Lage keine Un terbrechung ergibt.
Schliesslich kann der Rauin durch Drehung des ganzen Fernrohres uni die Stifte 39 und 40 auch in senkrechter Richtung abgesucht werden.
In ist wieder eine andere Ausfüh rungsford dargestellt. Die vier reflektierenden Flächen 45, 46, 47, 48 werden von den Hypo- teriuseflächen der dargestellten Prismen gebil det. In der Fig. 5 entspricht die Lage dieser Flächen derjenigen des Porroschen Umkehr- prismas zweiter Art.
In der Fig. 5 sind ferner das Objektiv 49 und das Okular 50 dargestellt. 1>er Prismenkörper mit der Spiegelfläche 45 ist drehbar uni die Welle KL, so dass - wenn diese Welle als senkrecht angeordnet gedacht wird - nahezu der ganze Horizont nachein ander abgesucht werden kann, genau wie bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung.
Hier ist aber auch das Prisma 46 drehbar, und zwar um die Welle .11N. Eine Drehung uni diese Achse bedeutet, dass das Gesichtsfeld auch in senkrechter Richtung abgesucht werden kann. Das Prisma 45 ist mit Rücksicht darauf ver hältnismässig lang in der Richtung KL ge wählt, um das Gesichtsfeld in senkrechter Richtung möglichst zu vergrössern. Mit dieser äusserst einfachen Anordnung ist daher ein Rauinbliekfernrohr mit einem in waagrechter und senkrechter Richtung grossen CTesichts- feld erzielt.