CH384225A - Verfahren zum Kompensieren des Fehler verursachenden Einflusses der Temperaturabhängigkeit des Brechungsindexes der Flüssigkeit von Flüssigkeitskeilen bei deren Verwendung in optischen Strahlengängen und Kompensationseinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

  



   Verfahren zum Kompensieren des Fehler verursachenden Einflusses der
Temperaturabhängigkeit des Brechungsindexes der Flüssigkeit von Flüssigkeitskeilen bei deren Verwendung in optischen Strahlengängen und
Kompensationseinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Es sind optische Anordnungen im Fernrohr-oder im Ablesestrahlengang von Theodoliten, Nivellieren und anderen optischen Messinstrumenten bekannt, in denen Flüssigkeitskeile als brechende und/oder reflektierende Glieder verwendet werden, wobei die Eigenschaft solcher   Flüssigkeitskeile,    dass ihre   Flüssigkeits-    oberfläche immer selbsttätig im Horizont liegt, dazu benützt wird, die Funktion derartiger Geräte, Richtungen gegenüber dem Horizont festzulegen, unabhängig von der Horizontierung des Gerätes zu machen.

   Bei Ver änderung der Horizontierung des Gerätes bzw. bei grösseren oder kleineren Abweichungen des Gerätes von seiner genau horizontierten Lage verändert sich der Keilwinkel dieses   Flüssigkeitskeiles    und damit dessen optische Wirkung. Diese Tatsache wird zur Steuerung des in Frage stehenden Strahlenganges in dem den Horizontierungsfehler korrigierenden Sinne ausgenützt.



   Da jedoch der Brechungsindex von Flüssigkeiten verhältnismässig stark von ihrer Temperatur abhängt, sind derartige optische Anordnungen mit   Flüssigkeits-    keil in ihrer Wirkung temperaturabhängig. Dieser Nachteil kann durch die Erfindung behoben werden.



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kompensieren des Fehler verursachenden Einflusses der Temperaturabhängigkeit des Brechungsindexes der   Flüssig-    keit von   Flüssigkeitskeilen    bei deren Verwendung in optischen Strahlengängen, gemäss welchem der Einfluss der Änderung des Brechungsindexes der   Flüssig-    keit des   Flüssigkeitskeiles    bei einer Temperatur änderung durch Verändern der Brennweiten zweier beidseitig des   Flüssigkeitskeiles    angeordneter Objektivglieder in Abhängigkeit von der Temperaturänderung bei konstant gehaltenem Bildort kompensiert wird.



   Die Veränderung der Brennweite der Objektivglieder kann dabei in an sich für Objektive mit ver  änderlicher    Brennweite bekannter   Vleise    vorgenommen werden.



   Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Kom  pensationseinrichtung    zur Durchführung dieses Verfahrens mit mindestens einem   Flüssigkeitskeil,    welcher zwischen den beiden, je mindestens zwei Linsen aufweisenden Gliedern eines Doppelobjektives angeordnet ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die gegenseitige Lage der Linsen der beiden Glieder des Doppelobjektives in Achsrichtung   einstellbarist,    und dass eine Einstellvorrichtung vorgesehen ist,

   mittels welcher die Lage der Linsen der beiden Glieder des Doppelobjektives zwecks die Änderung des Brechungsindexes der Flüssigkeit des   Flüssigkeitskeiles    bei einer Tempe  raturänderung    kompensierender Änderung der   Brenn-    weiteR der beiden Glieder des Doppelobjektives ver  ändert-werden    kann.



   In Fig.   1    der Zeichnung ist eine im Fernrohr-oder im   Kreisablesestrahlengang    eines nicht dargestellten optischen Messinstrumentes angeordnete optische Anordnung mit einem   Flüssigkeitskeil      bei genau horizon-    tiertem Messinstrument beispielsweise dargestellt, und Fig. 2 zeigt die gleiche optische Anordnung bei nichthorizontierter Lage des Messinstrumentes. An Hand dieser Fig.   1    und 2 werden nachstehend beispielsweise die der Erfindung zu Grunde liegenden Überlegungen und das Verfahren gemäss der Erfindung erläutert.



   Die dargestellte optische Anordnung besitzt ein Doppelobjektiv mit zwei symmetrischen Gliedern    l    und   0.,,    die je aus einer Positivlinse 1 bzw.   1'und    einer Negativlinse 2 bzw. 2'bestehen und zwischen welchen der Strahlengang 3 parallel ist. Durch dieses Doppel objektiv   0,,      Ol    wird eine Stelle   j    einer   Tcilung T auf    die Stelle A' der Bildebene B abgebildet, im parallelen Strahlengang 3 zwischen den Gliedern   0,    und    2    des Doppelobjektives ist ein Flüssigkeitskeil Fangeordnet. dessen freie Fl ssigkeitsoberflÏche unabhÏngig von der Neigung des   Messinstrumentes immer im Horizont    liegt.



   Bei der in Fig.   I    angenommenen genau horizontierten Lage des in der Zeichnung nicht dargestellten optischen   Messinstrumentes,    in dessen Fernrohr-oder   Kreisablesestrahlengang    diese optische Anordnung vorgesehen ist, ist der Keilwinkel des   Flüssigkeitskeiles    F gleich Null, und der parallele Strahlengang 3 geht ungebrochen durch ihn hindurch.



   Ist dagegen gemäss Fig. 2 das Messinstrument um den Winkel   v geneigt,    ist der Keilwinkel des Flüssig  keitskeiles F    nicht mehr gleich Null,   sondern gleich v.   



  Dies bewirkt, dass der parallele   Strahlensang    3 durch den   Flüssigkeitskeil    F abgelenkt und in den ebenfalls parallelen Strahlengang   3'übergefüllrt    wird. Der Winkel   (p    zwischen entsprechenden Strahlen des Strahlenganges 3 und des Strahlenganges 3'ist eine Funktion der Neigung   n    und des Brechungsindexes nF der Flüssigkeit des   Flüssigkeitskeiles    F, und es ist  ? =k1(nF). V, wobei k1(nF) eine Funktion des Brechungsindexes nF ist. F r die Anordnung gemäss Fig.   1    ist k1 = (nF- 1).



   F r Anordnungen mit zwei oder mehr   Flüssigkeits-    keilen und solche, bei welchen auch Reflexionen auftreten, ist   ka    eine andere Funktion von nF und damit auch   ç    eine andere Funktion der Neigung v und des Brechungsindexes   tIF-   
Die Konstruktion und die Wirkungsweise des ganzen, weiter nicht dargestellten   Messinstrumentes    ist derart, dass der Betrag l, um den sich das Bild   A'bei    einer beliebigen   Geräteneigung v nach A"verschieben    muss, damit die   Geräteneigung v auf    die Funktion ohne Einfluss ist bzw. kompensiert wird, durch    I = c v    gegeben ist, wobei c eine Konstruktionskonstante ist.



  Daraus ergibt sich die   Brennweite f2    des Gliedes O des Doppelobjektives als    ' < ()'    Die Brennweite f1 des Gliedes   0,    des Doppelobjektives hängt vom Abbildungsmassstab der Abbildung der Stelle   A    der Teilung   T    nach A' in der Bildebene B ab.



   ¯ndert sich bei dieser Anordnung der   Brechungs-    index   nu    der Flüssigkeit des   Flüssigkeitskeiles    F als Folge einer Temperaturänderung um J/IF, so Ïndert sich   auch I um d l,    und zwar ist  ?l=f2. ??/?nF. ?nF, soll aber konstant sein, wenn Temperaturänderungen auf die Funktion des Instrumentes ohne Einfluss sein sollen.

   Dies kann erreicht werden dadurch,   dal3    als Funktion der Temperatur automatisch oder von Hand gesteuert um ? f2 so variiert, dass   
J/=0=/,-.+ f)/!p    ist.   Daraus ergibt sich als ivompensationsbedingung   
EMI2.1     
 Da der Abbildungsmassstab von A nach   A'unverändert    bleiben soll, mu¯ sich auch f1 um ?f1 Ïndern, derart, da¯    A fi     /?f2 = /f2 ist.



   Die   Anderung    der Brennweiten f1 und f2 der Glieder O1 bzw.   Og    des Doppelobjektives kann in bekannter Weise durch Verändern der Lage der zueinander    ge-    hörenden Positiv-und Negativlinsen I und 2   bzw. 1'    und 2'vorgenommen werden, wobei der Bildort konstant bleiben muss. Es ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Einstellvorrichtung vorgesehen, mittels welcher diese Linsen in entsprechendem Verhältnis axial verschoben werden können. Diese Einstellvorrichtung kann zur Betätigung von Hand durch den Benutzer des   Messinstrumentes    ausgebildet oder eine automatisch wirkende, auf Temperaturänderungen ansprechende Einstellvorrichtung, z. B. eine solche nach dem Bimetall-Prinzip, sein.



   Gegebenenfalls können auch zwei oder mehr   Flüssigkeitskeile    vorgesehen sein. Bei nicht gerad  sichtigen    Strahlengängen kann die Kompensationseinrichtung an Stelle eines vom Strahlengang durchsetzten und diesen ablenkenden   Flüssigkeitskeiles    auch einen   Flüssigkeitskeil,    an dessen   Flüssigkeitsoberiläche    das parallele Strahlenbündel reflektiert wird, verwendet sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Kompensieren des Fehler verursachenden Einflusses der Temperaturabhängigkeit des., Brechungsindexes der Flüssigkeit von Flüssigkeits- keilen bei deren Verwendung in optischen Strahlengängen, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss der ¯nderung des Brechungsindexes der Flüssigkeit des Fldssigkeitskeiles bei einer Temperaturänderung durch Verändern der Brennweiten zweier beidseitig des Flüssigkeitskeiles angeordneter Objektivglieder in Abhängigkeit von der Temperaturänderung bei konstant gehaltenem Bildort kompensiert wird.

   II. Kompensationseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I mit mindestens einem Flüssigkeitskeil, welcher zwischen den beiden, je mindestens zwei Linsen aufweisenden Gliedern eines Doppelobjektives angeordnet ist, dadurch gekenn- zeichnet, da¯ die gegenseitige Lage der Linsen (1, 2 bzw.

   1', 2') der beiden Glieder (Ol, O2) des Doppelobjektives in Achsrichtung einstellbar ist, und dass eine Einstell- vorrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Lage der Linsen (1, 2 bzw. 1', 2') der beiden Glieder (Ol, OJ des Doppelobjektives, zwecks die ¯nderung des Bre chungsindexes der Flüssigkeit des Flüssigkeitskeiles (F) bei einer Temperaturänderung kompensierender mande- rung der Brennweiten der beiden Glieder (O1, 02) des Doppelobjektives verändert werden kann.

   UNTERANSPRUCH Kompensationseinrichtung nach Patentanspruch I I, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung zur Veränderung der Lage der Linsen (1, 2 bzw. 1', 2') der beiden Glieder (O1, 2) des Doppelobjektives eine automatische, auf Temperaturänderungen ansprechende Einstellvorrichtung ist.