CH356921A - Nivellierinstrument mit selbsttätigem Ausgleich kleiner Neigungen des Instruments - Google Patents

Nivellierinstrument mit selbsttätigem Ausgleich kleiner Neigungen des Instruments

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CH356921A
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Kurt Dr Ing Raentsch
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Hensoldt & Soehne Optik
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    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
    • G02B27/648Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake for automatically maintaining a reference alignment, e.g. in self-levelling surveying instruments

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Description


      Nivellierinstrument        mit    selbsttätigem Ausgleich     kleiner    Neigungen des     Instruments       Die Erfindung betrifft ein     Nivellierinstrument    mit  selbsttätigem Ausgleich kleiner Neigungen des In  struments. Solche Geräte sind bekannt, indem bei  spielsweise vor dem eigentlichen     Nivellierinstrument     oder in diesem pendelnd gelagerte Spiegel angeordnet  sind, welche bei Neigung des Instruments die     Ziellinie     entsprechend aus ihrer Richtung ablenken. Der Be  nutzer visiert deshalb trotz Neigung des Gerätes den  selben Zielpunkt an.  



  Die bekannten Geräte dieser Art haben nun  jedoch den Nachteil, dass ein exakter Ausgleich der  Neigungen nur unter bestimmten Voraussetzungen  möglich ist. So müssen z. B. die Drehachsen der  pendelnd gelagerten Spiegel sehr genau justiert sein;  oder, falls die Spiegel, wie bekannt, an Gelenkvier  ecken aufgehängt sind, müssen an die Längen der  Lenker der Gelenkvierecke sehr grosse Genauigkeits  anforderungen gestellt werden. Ferner erfordern die  bekannten     Nivellierinstrumente    mit selbsttätigem  Ausgleich kleiner Neigungen des Instruments einen  sehr grossen optischen Aufwand.  



  Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, mit  verhältnismässig einfachen optischen Mitteln eine  Kompensation kleiner Neigungen zu erwirken und  zum anderen die pendelnden Elemente möglichst       justierungsunabhängig    auszubilden.  



  Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass wenig  stens eine gerätefeste und wenigstens eine um eine  Achse senkrecht zur optischen Achse pendelnd ge  lagerte Linse vor dem Fernrohr vorgesehen ist, der  art, dass diese Linsen bei Neigung des Gerätes sich  gegeneinander verschieben und dann einen optischen  Keil bilden.  



  Bei Neigung des Gerätes wird dann der Zielstrahl  einmal durch die Versetzung der Linsen gegenein  ander abgelenkt und zum anderen durch den ent  stehenden. optischen Keil. Es kann erreicht werden,    dass die     Zielstrahlablenkung    genau so gross ist, wie  die Ablenkung der optischen Achse des     Nivellier-          instruments    aus der Waagrechten, so dass der Ziel  strahl trotz Neigung des Gerätes. stets auf     eine    Ab  kommenmarke in der Brennebene des Objektivs  trifft.  



  Es wurde gefunden, dass die Ablenkung des Ziel  strahles genau gleich der des Gerätes ist, wenn bei  spielsweise<I>n</I> Linsenpaare vorgesehen sind (wobei<I>n</I>  auch gleich 1 sein kann), von denen jeweils eine  gerätefest ist und die andere pendelnd gelagert ist,  wobei die Linsen eines jeden Paares sich zu einem       afokalen    System ergänzen und die     pendelnd    gelager  ten Linsen die Bedingung erfüllen  
EMI0001.0016     
    wenn     ri    der Abstand des Hauptpunktes der     i-ten        Linse     von ihrem Drehpunkt ist, und     cpi    die Brechkraft dieser  Linse.  



  Unter einem     afokalen    System wird dabei eine       brennpunktlose    Folge verstanden, das heisst ein Sy  stem, welches ein parallel eintretendes Strahlenbündel  auch als     Parallelstrahlbündel    wieder austreten lässt.  Die Brechkraft selbst ist, wie bekannt, Funktion  der Brechzahl des verwendeten Glases sowie der  Brechzahl des umgebenden Mediums sowie der Ra  dien der Linse und der Linsendicke.  



  Ist vor einem der Linsenpaare ein gerätefest an  geordnetes     afokales    System mit einer Vergrösserung  Ni vorgesehen, beispielsweise unmittelbar vor dem       i-ten    System, dann erfährt die angegebene Formel  eine Änderung; sie lautet in diesem Fall  
EMI0001.0026     
      Für alle sich ergebenden     Glieder,    bei denen kein  <I>N</I> auftritt, ist<I>N = 1</I> zu setzen.  



  Setzt man in (1) und (2) statt der     Brechkraft    die  Brennweiten
EMI0002.0003  
   so schreibt man:  
EMI0002.0004     
    Die Linsen eines jeden Paares können entgegen  gesetzt gleiche Brennweite haben und so     ausgebildet     sein, dass sie sich in der Normalstellung zu einer  planparallelen Platte ergänzen;

   das heisst hat die eine  Linse die Brennweite +     f    i, so hat die andere Linse  des Paares die Brennweite     -f,-          Ist    in einem ersten Anwendungsfall nur ein Lin  senpaar vorgesehen, das heisst n = 1, dann folgt aus  der Formel (1') sofort r =     f1,    das heisst der Dreh  punkt der pendelnd gelagerten Linse ist im Abstand  der Brennweite     f1    dieser Linse vom Hauptpunkt an  zuordnen.  



  Die pendelnde Linse     kann    durch ein Ausgleichs  gewicht stets in ihrer Lage gehalten sein. Dies. kann  jedoch gewisse Nachteile mit sich bringen, indem  der Drehpunkt dann sehr genau auf der optischen  Achse liegen muss, das heisst Abweichungen,     beispiels-          weise    nach oben oder nach unten, verfälschen die  Kompensation. Verschiebungen der Drehachse in  Richtung der optischen Achse machen sich dagegen  nicht bemerkbar.  



  Um in weitgehendem Masse     justierungsunabhängig     zu werden,     insbesondere,    Kompensationsfehler durch  Abweichungen der Drehachse aus ihrer Sollage, z. B.  durch Erschütterungen, Stösse und dergleichen, zu  vermeiden, durchsetzt zweckmässig der Strahlengang  am Ort der pendelnd     gelagerten    Linse diese in senk  rechter Richtung. In diesem Fall liegt der Dreh  punkt der pendelnden Linsen auch bei Erschütterun  gen und dergleichen stets auf der optischen Achse  oder in deren Verlängerung. Fehler können bei dieser  Ausbildung nur durch Verlagerung des Drehpunktes  in der waagrechten Richtung entstehen, was aber im  allgemeinen nicht eintritt.  



  Bei dieser Ausbildung kann     darüberhinaus    die  pendelnd     gelagerte    Linse durch ihr eigenes Gewicht  in stets gleichbleibender Lage gehalten sein. Zur     Urri-          lenkung    des Strahlenganges in die senkrechte Rich  tung und gegebenenfalls wieder in eine waagrechte  Richtung, sind vorteilhaft Prismen vorgesehen.  



  Vorteilhaft sind zwei Linsenpaare vorgesehen,  deren einzelne Linsen entgegengesetzt gleiche Brenn  weiten haben. Die Drehachse der pendelnd gelagerten  Linsen ist dann im Abstand der halben Brennweite  von diesen angeordnet. Mit     ri   <I>=</I>     fi/2    ist dann die For  mel (1') wieder erfüllt.    Bei Neigung des Instruments entstehen in diesem  Fall zwei Keile, und es verschieben sich die Linsen  jedes Paares gegeneinander, wodurch sich ihre Ge  samtwirkung wieder addiert.  



  Da je nach dem, welche der Linsen eines Paares  mit Neigung des Gerätes ihre Lage relativ zum Gerät  ändert, die Keilwinkel oberhalb oder unterhalb der  Horizontalen liegen, das heisst der Horizontalstrahl  nach unten oder nach oben abgelenkt wird, ist bei  Verwendung von mehreren Linsenpaaren darauf zu  achten, dass sich die Wirkungen der einzelnen Keile  nicht aufheben. Aus diesem Grunde ist bei der letzt  genannten Ausführung von dem einen Linsenpaar  z. B. die positive Linse pendelnd gelagert und von  dem anderen Linsenpaar die negative Linse. Es wird  dann nämlich in der Formel (1') im zweiten Glied  sowohl     r2    als auch     f2    negativ.  



  Ist beispielsweise zwischen den Linsenpaaren ein  Umkehrsystem angeordnet, dann gilt die zweite  Formel, weil ein solches Umkehrsystem die Vergrösse  rung N; _ -1 hat. Da das Umkehrsystem unmittel  bar vor dem zweiten Linsenpaar angeordnet ist, ist  in der Formel (2')     N.,    = -1 zu setzen und     Ni    = 1,  da ein nicht vorhandenes System auch keine optische  Wirkung hervorruft. Es muss dann entweder     r.,    oder       f2    positiv sein. Da die Linsen einen gemeinsamen  Drehpunkt haben sollten, wählt man zweckmässig  f     z    positiv, so dass dann von beiden Linsenpaaren die  Positivlinsen pendelnd gelagert sind.  



  In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Er  findung ist hinter dem ersten Linsenpaar ein recht  winkliges Prisma angeordnet, so dass der Horizontal  strahl durch das zweite Linsenpaar senkrecht hin  durchtritt, und hinter diesem Linsenpaar ist ein     Penta-          Prisma    mit einer Dachkante vorgesehen, so dass der  Vorsatz zusätzlich für das folgende Nivellier eine       Bildaufrichtung    veranlasst. Der gemeinsame Dreh  punkt der pendelnd gelagerten Linsen kann hierbei  vorteilhaft im Knick des Horizontalstrahles liegen,  und es kann ein Gewicht vorgesehen sein, welches die  pendelnden Linsen in ihrer Lage hält. Auch hier  findet eine Bildumkehr zwischen den Linsenpaaren  statt, so dass sich der bereits beschriebene Sachverhalt  ergibt.  



  Für die Anordnung der Linsen der einzelnen Lin  senpaare ergeben sich, wie schon aus den Formeln  hervorgeht, verschiedene Möglichkeiten.  



  So können in einem ersten Fall die Linsen mit  ihren gekrümmten Flächen zueinander liegen. Selbst  verständlich muss dabei ein geringer Abstand ein  gehalten werden, damit die relativen Lageänderungen  der Linsen möglich sind.  



  Es können aber auch in einem zweiten Ausfüh  rungsbeispiel die Linsen mit ihren Planflächen gegen  einander liegen. Auch hier muss zwischen den Linsen  ein Zwischenraum vorhanden sein, damit die Linsen  genügend Spiel für ihre Verschiebung und- Neigung  gegeneinander haben.  



  Es können die pendelnd gelagerten Linsen der  Linsenpaare auch derart angeordnet sein, dass sie      zwischen den feststehenden Linsen liegen. In diesem  Fall können die feststehenden Linsen gleichzeitig  den Luft- und staubdichten Abschluss für das Gesamt  system zum Ausgleich der kleinen Neigungen bilden.  



  Die Linsenpaare lassen sich z. B. zu einem Vor  satzgerät zusammenfassen, welches in Verbindung mit  jedem bekannten     Nivellierinstrument    verwendet wer  den kann.  



  In den Fällen, bei denen durch grosse Ablenkun  gen des Zielstrahles bzw. starke Vergrösserung des       Nivellierinstruments    eine durch die Keile bedingte  Dispersion auftritt, können die Linsen     achromati-          siert    sein.  



  Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass die  Brennweiten der einzelnen Linsenpaare nicht unbe  dingt entgegengesetzt gleich sein müssen. Ungleiche  Brennweiten können dann erforderlich werden, wenn  in Abhängigkeit von den Linsendicken und ihren  Abständen eine     brennpunktlose    Abbildung gewähr  leistet werden soll.  



  Zweckmässig ist vor den zum Neigungsausgleich  dienenden Linsen ein     Pentaprisma    angeordnet, wel  ches mit dem ganzen Fernrohr drehbar ist.  



  Ordnet man das Gerät z. B. so an, dass der vom  Ziel kommende Horizontalstrahl in das     Penta-Prisma     eintritt und das     Penta-Prisma    in senkrechter Richtung  verlässt, dann eignet sich das Gerät zum waagrechten  Ausrichten einer Fläche. Es ist dann nur notwendig,  das Gerät auf irgendeine Stelle der auszurichtenden  Fläche zu setzen und auf dieser Fläche etliche Mar  ken anzuordnen. Werden diese Marken vom Zielstrahl  des     Nivellierinstruments    beim Schwenken des     Penta-          Prismas    nacheinander getroffen, so liegt die Fläche  waagrecht.  



  Ähnliche Geräte für die Kontrolle der Ebenheit  einer Fläche sind bekannt. Sie bestehen aus einem  senkrecht zur Fläche anzuordnenden Fernrohr und  einem drehbaren     Penta-Prisma.    Durch Verschieben der  genannten Marken auf der Fläche wird deren Eben  heit festgestellt. Diese Geräte haben jedoch nicht  die den selbsttätigen Neigungsausgleich bewirkenden  Linsen.  



  Will man mit den bekannten Geräten darüber hin  aus prüfen, ob die Fläche waagrecht liegt, dann muss  eine Libelle oder dergleichen vorgesehen sein, um das  Gerät senkrecht einzustellen. Bekanntlich sind aber  derartige     Libelleneinspielungen    umständlich, so dass  die Handhabung des bekannten Gerätes sehr er  schwert ist.  



  Die Erfindung beseitigt auch diesen Nachteil,  indem jetzt wegen der vorgesehenen pendelnden Lin  sen das Fernrohr des     Nivellierinstruments    nur noch  annähernd senkrecht eingestellt zu werden braucht.  



  Vorteilhaft ist die pendelnde Linse von positiver  Brechkraft und die gerätefeste Linse von negativer  Brechkraft.  



  Zwischen den zum Neigungsausgleich dienenden  Linsen kann eine     Flüssigkeit    zur Dämpfung der  Pendelbewegung vorgesehen sein.    Bei Verwendung einer     pendelnden    Linse, welche  überdies nur in einer Richtung schwingt, wird ein  selbsttätiger Ausgleich kleiner Neigungen nur     in     einer Richtung erzielt.  



  Um einen Neigungsausgleich in jeder Richtung,  das heisst in jedem     Azimut    zu erhalten,     kann    die pen  delnde Linse     kardanisch    gelagert oder einfacher an  drei Fäden aufgehängt sein. Bei der     Aufhängung    ver  wendet man     vorteilhaft    Fäden aus dem Markenpro  dukt Perlon, welche nur zwei bestimmte     Knickpunkte     aufweisen.  



  Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der  Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:       Fig.    1     ein        Nivellierinstrument    mit einem Linsen  paar zum Ausgleich     kleiner    Neigungen des Gerätes,       Fig.    la das Gerät nach     Fig.    1 in geneigtem Zu  stand;

         Fig.    2 zeigt ein geändertes     Ausführungsbeispiel,     entsprechend der     Fig.    1,       Fig.    3 ein     Nivellierinstrument    mit zwei als optische  Keile wirkenden Linsenpaaren,       Fig.    4 das Gerät nach     Fig.    3 mit einem Umkehr  system,       Fig.    5 die Ablenkung des Zielstrahles beim Gerät  nach     Fig.    4,       Fig.    6 ein weiteres Gerät mit Bildumkehr,       Fig.    7, 8, 9 und 10 verschiedene Anordnungen  der einzelnen Linsen von zwei Linsenpaaren,

         Fig.    11 ein Instrument zum Ausrichten einer  Fläche.  



  In     Fig.    1 ist mit 1 ein übliches     Nivellierinstrument     bezeichnet, welches ein Objektiv und ein Okular  besitzt und bei dem in der Brennebene des Objektivs  eine Strichplatte 2 angeordnet ist. Auf die Marke  dieser Strichplatte fällt der     Horizontalstrahl    3, wenn  das Gerät genau waagrecht steht.  



  Auf das     Nivellierinstrument    1 ist ein Vorsatz  gerät 4 gesteckt worden, welches aus zwei Linsen 5  und 6 besteht. Die Linse 5 ist eine Zerstreuungslinse  und bildet den Abschluss des Vorsatzgerätes 4 nach  vorn. Die Linse 6 ist eine Sammellinse. Die     Linsen     5 und 6 haben gleiche, jedoch entgegengesetzte Brenn  weiten. Die Linsen 5 und 6 liegen mit ihren ge  krümmten Flächen zueinander und bilden in der aus  gezogenen Lage eine planparallele Platte. Die Linse  6 ist um eine Welle 7 drehbar gelagert.     Damit    sie  bei Neigung des     Nivellierinstruments    1 sowie des  Vorsatzgerätes 4 ihre Lage im Raum beibehält, ist  sie mit Ausgleichsgewichten 8, 8' verbunden.  



  Die Drehachse 7 ist im Abstand der Brennweite     f     der Linse 6 von dieser angeordnet, womit, da nur  ein Linsenpaar vorgesehen ist, die Gleichung (1) bzw.  (1') in der vorangegangenen Beschreibung erfüllt ist.  Wird das Gerät um einen kleinen     Winkel    in die in       Fig.    la gezeichnete Lage geneigt, dann bilden die  Linsen 5 und 6 optisch einen Keil. Der Horizontal  strahl wird durch diesen und durch die Versetzung  der Linsen 5 und 6 gegeneinander in die Richtung 3'  parallel     zur    Achse des     Nivellierinstruments    gelenkt. Er      tritt in das     Nivellierinstrument    ein und fällt wieder  auf die Marke der     Strichkreuzplatte    2.  



  Kleine Verschiebungen der Drehachse 7 in Rich  tung der optischen Achse wirken sich für die Kom  pensation der Ziellinie nicht aus. Wohl können aber  Fehler bei der Ablenkung des Zielstrahles entstehen,  wenn die Drehachse 7 im Laufe der Zeit senkrecht  zur optischen Achse durch Erschütterungen oder  dergleichen     auswandert    und damit die     Justierung     stört. Um von solchen Fehlern unabhängig zu wer  den, ist in     Fig.    2 eine geänderte Anordnung getrof  fen worden. Der     Zielstrahl        fällt    zunächst auf ein  Prisma 20, welches ihn senkrecht nach oben ab  lenkt. Er durchsetzt die Linsen 21 und 22, welche  wieder entgegengesetzt gleiche Brennweiten haben.

    In Verlängerung der optischen Achse ist die Dreh  achse 23 angeordnet. Ein weiteres Prisma 24 lenkt  den Horizontalstrahl in das     Nivellierinstrument.    Da  der Horizontalstrahl 3 die Linsen 21 und 22 erst nach  einer Reflexion im Prisma 20 erreicht, ist also in der  Formel (2) der Beschreibung     N1   <I>-</I>     r/f   <I>=</I> 1 zu setzen.  Da das Prisma 20, eine Bildumkehr bewirkt, ist       Ni    = -1, und es wird<I>r =</I>     -f.    Der     Horizontal-          strahl    wird also bei     Neigung    des Gerätes um einen  kleinen Winkel u im entgegengesetzten Sinne wie in       Fig.    1 abgelenkt.

   Um dies zu erreichen, ist     die    Zer  streuungslinse 21 pendelnd gelagert und die Linse  22 gerätefest angeordnet.  



  Die Linse 21 ersetzt bei dieser Anordnung gleich  zeitig das     Ausgleichgewicht    8' der     Fig.    1.  



  In     Fig.    3 sind zur Ablenkung des Zielstrahls zwei  Linsenpaare 30, 31 und 32, 33 vorgesehen, welche  um eine Welle 34 drehbar sind. Der Brennpunkt der  Linsen 30 und 31 liegt zwischen den Linsen 32 und  33 im Punkt 35 und der Brennpunkt der Linsen 32  und 33 zwischen den Linsen 30 und 31 im Punkt 36.  Die Welle 34 ist in der Mitte zwischen den Punkten  35 und 36 angeordnet, hat also von diesen Punkten  den Abstand der halben Brennweiten der Linsen 30  bis 33.

   Die Formel (1) ist also dann wieder erfüllt,  wenn bei Neigung des Gerätes die     Sammellinse    31  und die     Zerstreuungslinse    33 in     ihrer    Lage stehen  bleiben, die Linsen 30 und 32 jedoch die Neigung  des Gerätes mitmachen, das heisst bei Verschiebung  der Linse 30 nach oben und der Linse 32 nach unten  entstehen zwei Keile, deren     Keilkanten    beide ober  halb der optischen Achse liegen (gestrichelt darge  stellt). Der Horizontalstrahl wird somit sowohl durch  die Linsen 30, 31 als auch durch die Linsen 32, 33  nach unten abgelenkt. Die Wirkungen beider ent  stehender Keile summieren sich damit.  



  In     Fig.    4 ist zwischen Linsenpaaren 40, 41 sowie  42, 43 ein gerätefestes Umkehrsystem in Form eines       Pechan-Prismas    44 angeordnet. Die Drehachse 45  liegt wieder im Abstand der halben Brennweite der  Linsen 40 bis 43 zwischen diesen. Um eine Addition  der Keilwirkungen beider Linsenpaare bei Aus  lenkung zu erhalten, muss Formel 2 erfüllt sein, da  hier durch das Umkehrsystem 44 bedingt der Wert       N2    = -1 zu setzen ist. Dies wird erreicht, wenn    die beiden Sammellinsen 41 und 42 pendelnd ge  lagert werden. Sie werden durch ein Gewicht 46 in  ihrer Lage gehalten.

   Wie aus     Fig.    4 ferner zu erken  nen ist, sind die sich gegeneinander verschiebenden  und den Neigungsausgleich bewirkenden Linsen in  einem gesonderten Gehäuse angeordnet, welches auf  ein bereits vorhandenes     Nivellierinstrument    aufsteck  bar ist. Die feststehenden Linsen bilden einen     luft-          und    staubdichten Abschluss dieses Vorsatzgerätes.  



  Bei     Auslenkungen    des     Nivellierinstruments    um  den Winkel u wird der Horizontalstrahl 50, wie in       Fig.    5 schematisch dargestellt ist, durch die Linsen  40, 41 nach oben abgelenkt, durch das     Pechan-          Prisma    44 nochmals geneigt, und diese Neigung wird  durch die Linsen 42, 43 derart rückgängig gemacht,  dass der Horizontalstrahl 50 nach Verlassen des  Linsenpaares 42, 43 parallel mit der Achse 51 des       Nivellierinstruments    läuft.  



       Fig.6    zeigt eine geänderte     Ausführungsform,     bei der wieder Linsenpaare 60, 61 und 62, 63 vor  gesehen sind. Von diesen sind die Sammellinsen 61  und 62 um eine Welle 64 drehbar. Die Sammellinsen  61 und 62 werden wieder durch ein Gewicht 65 in  ihrer Lage gehalten. Die Zerstreuungslinsen 60 und  63 sind gerätefest. Zwischen den Linsenpaaren 60,  61 und 62, 63 ist ein gerätefestes Spiegelprisma 66  angeordnet, welches den Horizontalstrahl 67 senk  recht nach oben lenkt. Nach Verlassen der Linsen  62, 63 gelangt der Horizontalstrahl 67 in ein     Penta-          Prisma    68, welches eine Dachkante 69 hat.

   Er ver  lässt das     Penta-Prisma    68 in Richtung der Achse des       Nivellierinstruments.    Diese Anordnung bewirkt eben  falls eine Kompensation kleiner Neigungen des     Nivel-          lierinstruments    mit einer Bildumkehr.  



       Fig.    7 zeigt eine Linsenanordnung, bei der Lin  senpaare 70, 71 und 72, 73 mit ihren Planflächen ein  ander zugeordnet sind. Um eine     Summation    der Keil  wirkungen der Linsenpaare 70, 71 und 72, 73 zu  erreichen, sind hier wieder die Sammellinse 71 und die  Zerstreuungslinse 72 um eine Welle 74 drehbar ge  lagert. Die Linsen 70 und 71 sowie 72 und 73  weisen einen     geringen    Abstand voneinander auf,  so dass Pendelbewegungen der Linsen 71 und 72  möglich sind. Wie zu erkennen ist, sind hier die  inneren Linsen pendelnd     gelagert    und die äusseren  Linsen 70 und 73 gerätefest angeordnet. Diese kön  nen gleichzeitig einen Abschluss für das Vorsatz  gerät bilden, damit Staub, Feuchtigkeit usw. nicht  ins Innere des Gerätes dringen kann.  



       Fig.    8 zeigt eine andere Zusammenstellung von  Linsenpaaren 80, 81 und 82, 83. Es sind auch hier  die inneren Linsen 81 und 82, nämlich eine     Sammel-          und    eine Zerstreuungslinse, um eine Welle 84 pen  delnd gelagert, und die äusseren Linsen 80 und 83 sind  gerätefest angeordnet. Auch diese Linsen können  Abschluss für ein Vorsatzgerät sein. Zum Unter  schied von dem Ausführungsbeispiel nach     Fig.    7 sind  die Linsen 80 und 81 mit ihren gekrümmten Flä  chen einander zugekehrt, die Linsen 82 und 83 da  gegen mit ihren planen Flächen.

        Bei den Einrichtungen nach     Fig.7    und 8 er  geben die gekrümmten Doppellinsen als     brennpunkt-          lose    Systeme eine geringe     Fernrohrverkleinerung    ent  sprechend einem umgekehrten     galileischen    System.  Dies bedeutet, dass ein nachgeschaltetes Nivellier  instrument in seiner Vergrösserung etwas gemindert  wird. Dies kann unter Umständen nachteilig sein. Will  man diesen Einfluss kompensieren, so ist es notwen  dig, zwischen dem Vorsatzsystem nach den     Fig.    7 und  8 und dem nachgeschalteten     Nivellierinstrument    ein  schwaches     galileisches    Fernrohr von genau entgegen  gesetzter Wirkung einzuhalten.  



       Fig.    9 zeigt eine abermals geänderte Anordnung  von Linsen 90, 91 und 92, 93, bei der wieder die  inneren Linsen 91 und 92 um     eine    Welle 94 drehbar  sind und die äusseren Linsen 90 und 93 gerätefest  angeordnet sind. Die Linsen des Paares 90, 91 sowohl  als auch die Linsen des Paares 92, 93 sind bei dieser  Ausbildung mit ihren gekrümmten Flächen einander  zugekehrt.  



       Fig.10    zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei der  die Negativlinsen von zwei vorgesehenen Linsen  paaren pendelnd     gelagert    sind.  



  In     Fig.    11 ist an höhenverstellbaren Füssen 100  drehbar ein Fernrohr 102 befestigt. Das Fernrohr  102 hat ein Objektiv 103, eine Strichplatte 104 und       Okularlinsen    105. Im unteren Teil des Fernrohr  gehäuses 106 ist ein     Penta-Prisma    107 mit einem       Glasdrehkeilpaar    108 sowie ein Fenster 109 ange  bracht. Mittels einer Dosenlibelle 110 kann das  Fernrohr annähernd senkrecht eingestellt werden.  



  Ist die optische Achse des Fernrohres genau senk  recht, dann verlässt der Zielstrahl 111 das Fernrohr  in genau horizontaler Richtung. Beim Drehen des  Teiles 106, welches mit dem Fernrohr 102 fest  verbunden ist, beschreibt der Horizontalstrahl 111  eine horizontale Fläche.  



  Um unabhängig von der genauen senkrechten  Einstellung der optischen Achse zu werden, sind  in     Fig.    11 zum Ausgleich kleiner Neigungen Linsen  paare 112,<B>113</B> und 114, 115 vorgesehen. Die Linsen  <B>1</B>12 und 115 sind fest mit dem Gehäuse verbunden.  Die Linsen 113 und 114 sind pendelnd gelagert. Die  Linsen 113 und 114 pendeln auf Grund ihrer Schwer  kraft um die Knickpunkte 116 und 117 an verstärkten  Fäden aus dem Markenprodukt Perlon. Es sind drei  solcher Fäden vorgesehen, von denen jedoch nur der  Faden 120 in der     Fig.    11 zu sehen ist. Durch diese       Aufhängung    wird ein Neigungsausgleich für alle denk  baren Abweichungen des Gerätes aus lotrechter Rich  tung heraus bewirkt.  



  Durch Drehung des Handrades 118 ist es möglich,  über die eingezeichneten Kegel- und Stirnräder eine  Drehbewegung des Gerätes einzuleiten, die es er  möglicht, das Fernrohr in jeder beliebigen Richtung  einzustellen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Nivellierinstrument mit selbsttätigem Ausgleich kleiner Neigungen des Instruments, dadurch gekenn zeichnet, dass wenigstens eine gerätefeste und wenig- stens eine um eine Achse senkrecht zur optischen Achse pendelnd gelagerte Linse vor dem Fernrohr vorgesehen sind, derart, dass diese Linsen bei Nei gung des Gerätes sich gegeneinander verschieben und dann einen Keil bilden.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Nivellierinstrument nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch n Linsenpaare, von denen jeweils eine Linse gerätefest angeordnet ist und die andere pendelnd gelagert ist, wobei die Linsen eines jeden Paares sich zu einem afokalen System ergänzen und die pendelnden Linsen die Bedingung erfüllen EMI0005.0027 wenn ri der Abstand des Hauptpunktes der i-ten Linse von ihrem Drehpunkt ist und cpi die Brechkraft dieser Linse.
    2. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem i-ten, afokalen Linsenpaar noch ein gerätefest angeordnetes System mit einer Vergrösserung Ni vor gesehen ist, und dass für die pendelnd gelagerten Lin sen sowie die fest angeordneten Systeme die Bezie hung gilt EMI0005.0036 3. Nivellierinstrument nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch wenigstens zwei Linsen entgegen gesetzt gleicher Brennweite.
    4. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse quer zur optischen Achse im Brennpunkt der pendelnden Linse angeordnet ist und ihre Brech- zahl etwa 1,5 ist. 5. Nivellierinstrument nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die pendelnde Linse durch ein Ausgleichgewicht stets in ihrer Lage gehalten ist. 6. Nivellierinstrument nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass am Ort der pendelnd ge lagerten Linse der Zielstrahl senkrecht läuft.
    7. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pendelnd gelagerte Linse durch ihr eigenes Gewicht in stets gleichbleibender Lage gehalten ist. B. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umlenkung des Strahlenganges in die senkrechte Richtung und wieder in eine waagrechte Richtung Prismen vorgesehen sind. 9. Nivellierinstrument nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch zwei Linsenpaare, deren einzelne Linsen entgegengesetzt gleiche Brennweiten haben, wobei die gemeinsame Drehachse der pendelnd ge lagerten Linsen im Abstand der halben Brennweite zwischen den Linsenpaaren angeordnet ist.
    10. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von dem in Lichtrichtung gesehenen ersten Linsenpaar die positive Linse und vom anderen Linsenpaar die nega tive Linse um eine gemeinsame Achse gelagert sind. 11. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen den Linsenpaaren ein Umkehrsystem angeord net ist und von beiden Linsenpaaren die positiven Linsen pendelnd gelagert sind. 12. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativlinse jedes Paares pendelnd gelagert ist.
    13. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass hin ter dem ersten Linsenpaar ein rechtwinkliges Prisma angeordnet ist, so dass der Horizontalstrahl durch das zweite Linsenpaar senkrecht hindurchtritt und sich hinter diesem Linsenpaar ein Penta-Prisma mit einer Dachkante befindet. 14. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen jedes Paares mit ihren gekrümmten Flächen zueinander liegen.
    15. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Linse jedes Paares plankonvex und die andere plankonkav ist und diese Linsen mit ihren Plan flächen gegeneinander liegen. 16. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 9, gekennzeichnet durch eine der artige Linsenanordnung, dass die pendelnden Linsen zwischen den feststehenden liegen. 17. Nivellierinstrument nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Linsen achromatisch sind.
    18. Nivellierinstrument nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die einen Keil bildenden Linsen in einem Bauteil zusammengefasst sind, wel cher als Vorsatz für ein beliebiges Nivellierinstru- ment ohne selbsttätigen Ausgleich kleiner Neigungen ausgebildet ist. 19. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteransprüchen 16 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die feststehenden Linsen einen luft- und staub dichten Abschluss für das Vorsatzgerät bilden.
    20. Nivellierinstrument nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass vor den sich gegeneinander verschiebenden Linsen ein um die optische Achse drehbares Penta-Prisma vorgesehen ist. 21. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Nivellierinstrument lotrecht aufstellbar ausgebildet ist. 22. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die pendelnd gelagerte Linse positive Brechkraft hat und die gerätefeste Linse negative Brechkraft.
    23. Nivellierinstrument nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zwischen den Linsen eine die Bewegung der pendelnden Linse dämpfende Flüssigkeit angeordnet ist. 24. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einen optischen Keil bildende Linsenpaare vorgesehen sind und die Linsen dieser Paare in senkrecht zuein ander stehenden Richtungen pendeln. 25. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die pendelnde Linse in zwei senkrecht zueinander ste henden Richtungen pendeln kann.
    26. Nivellierinstrument nach Patentanspruch und Unteranspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die pendelnde Linse an drei Fäden aufgehängt ist.
CH356921D 1956-11-02 1957-10-21 Nivellierinstrument mit selbsttätigem Ausgleich kleiner Neigungen des Instruments CH356921A (de)

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DE140357X 1957-03-14

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1762865A1 (de) * 2005-09-07 2007-03-14 Prüftechnik Dieter Busch Ag Optisches Element zur Verbesserung einer Laser-Strahllage

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